簡析鋰電池保護板的原理
來源：寶鄂實業(yè)
2020-03-07 13:42
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分析鋰電池保護板的原理
鋰電池(可充電)因其特性需要保護。因為鋰電池本身材料的選擇
由于鋰電池在超高溫下不能過充、過放、過流、短路或過充、過放，所以鋰電池組件始終伴隨著一個精致的保護板和一個電流穩(wěn)定器。
鋰電池的保護功能一般由保護電路板與PTC等電流器件配合完成。該保護板由電子電路組成。在-40℃~ +85℃的環(huán)境中，電池的電壓和充放電電路的電流可以實時準確監(jiān)測，電流電路可以及時控制。PTC在高溫環(huán)境下使用，避免嚴重損壞電池。
普通的鋰電池保護板一般包含控制IC、MOS開關、電阻、電容以及熔斷器、PTC、NTC、ID、存儲器等輔助器件。在控制IC的過程中，在所有正常情況下，控制MOS開關的導通，使電池與外部電路導通，當電池電壓或電路電流超過正常值時，則立即控制MOS開關的關斷，以保護電池的安全。
正常情況下的防護板，Vdd為高電平，Vss、VM為低電平，DO、CO為高電平，當Vdd、Vss、VM任意參數(shù)轉換時，DO或CO端子電平會發(fā)生變化。
鋰電池保護電路
由于鋰離子電池的化學特性,在正常使用的過程中,其內(nèi)部的化學物質(zhì)陽性反應的電能和化學能到對方,但在一定條件下,如過度充電、過放電和過電流將會導致電池內(nèi)部的化學反應,在反應加重,將嚴重影響電池的功能和使用壽命,并且可能發(fā)生大量的氣體,使電池內(nèi)部壓力敏捷性在爆炸后增加，造成安全問題，所以所有的鋰電池都需要一個保護電路，用于對電池充放電情況進行有效的監(jiān)控，在一定條件下，充放電電路被關閉，以避免對電池造成損害
下面是一個典型的鋰電池保護電路的原理圖。
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如圖所示，保護回路由兩個MOSFET(V1, V2)和一個控制IC(N1)組成，其中有一些電阻電容元件。電池電壓和回路電流控制IC監(jiān)測和控制兩個MOSFET柵,MOSFET開關在電路中的作用,分別控制充電電路和放電電路導通和關閉,C3推遲電容,該電路具有過度充電保護、放電保護、過流保護和短路保護功能,分析的工作原理如下:
1. 正常情況下
在正常情況下，N1的“CO”和“DO”腳在電路中輸出高電壓，而MOSFET均處于導通狀態(tài)，電池可自由充放電。由于MOSFET的傳導阻抗非常小，一般小于30毫歐姆，其傳導電阻對電路的功能影響很小。在這種情況下，保護電路的消耗電流為A相，一般小于7bar A。
2. 充保護
鋰離子電池需要的充電方式是恒流/恒壓。充電初期采用恒流充電，充電后電壓升至4.2v(根據(jù)正極材料，有的電池需要4.1v的恒壓充電)，再由恒壓充電直至電流越來越小。在電池充電過程中，如果充電器電路失控，電池電壓將超過4.2v，并繼續(xù)以恒流充電。此時，電池電壓將繼續(xù)升高。當電池充電電壓超過4.3v時，會加劇電池的化學副反應，導致電池損壞或出現(xiàn)安全問題。
