锂电池保护板工作原理的解析

锂电池保护板的工作原理如下：它是一种用于保护锂电池免受过充、过放、短路和过流等危害的装置。保护板内部含有一组保护电路，通过监测电池的电压、电流和温度等参数，当检测到电池状态异常时，保护电路会立即采取相应的措施，例如切断电池与负载之间的连接，以确保电池不受损害。此外，保护板还具有自恢复功能，当异常情况解除后，保护电路会再次使能，使电池能够正常工作。通过这种方式，锂电池保护板能够保护锂电池在使用过程中的安全和稳定性。

由于锂电池本身的特殊性质，例如不能被过充、过放、过流、短路以及高温充放电，因此保护措施显得尤为重要。为此，通常都会有一块精细的保护板和一片电流保险器与锂电池电池组一同使用。这种保护板和电流保险器的出现，是基于锂电池的材料特性所决定的。

通常，锂电池的保护功能是通过保护电路板和PTC等电流器件协同工作来实现的。保护电路板由电子电路构成，在-40℃至+85℃的环境下，能够精确监测电芯的电压和充放回路的电流，并及时控制电流回路的开关。PTC能够在高温环境下防止电池遭受严重损坏。

普通的锂电池保护板一般由控制IC、MOS开关、电阻、电容以及其他辅助器件如FUSE、PTC、NTC、ID、存储器等组成。其中，控制IC在一切正常情况下控制MOS开关导通，使电芯和外部电路连接；而当电芯电压或回路电流超过规定值时，控制IC会立即控制MOS开关关闭，以保护电芯的安全。

在保护板工作正常时，Vdd电压为高电平，Vss和VM电压为低电平，DO和CO端口电平为高电平。当Vdd、Vss或VM的任意参数发生变化时，DO或CO端口的电平也会发生相应变化。

1、过充电检出电压是指在正常情况下，当Vdd逐渐从高电平变为低电平时，CO端与VSS之间的电压差。

2、当电池处于充电状态时，电压逐渐增加直到达到CO端由低电平转变为高电平时，电压差VDD-VSS解除。

3、过放电检测电压：通常情况下，当Vdd逐渐减小到DO端从高电平变为低电平时，所测得的VDD-VSS之间的电压。

过放电解除电压：在过放电状态下，当Vdd逐渐增大到DO端从低电平变为高电平时，所测得的VDD-VSS之间的电压。

5、过电流检测出的电压：在正常情况下，当VM逐渐上升，导致DO从高电平变为低电平时，会产生VM和VSS之间的电压差。

6、电流过大检测2所检出的电压为：当处于通常状态时，VM电压从OV处开始，以1毫秒至4毫秒的速度上升，直到DO端电压从高电平变为低电平时，此时VM与VSS之间的电压值。

7、负载短路的检测电压是指在正常工作状态下，当VM从高电平变成低电平时，DO端的电压随之变化并在1微秒到50微秒的时间内从OV开始逐渐上升到VM和VSS之间的电压。

8、在充电器检测电压时，当处于放电状态下时，检测点VM的电压会从高电平OV逐渐下降，直到在低电平DO时上升，并从低电平变为高电平，此时VM与VSS之间的电压即为检测到的电压。

9、一般工作时的电流消耗：在正常操作状态下，电流流过VDD端子，这就是一般工作时的电流消耗（IDD）。

10、过放电消耗电流是指在放电状态下，流经VDD端子的电流即为过流放电消耗电流。

1、正常情况下，电池电压高于过度放电保护电压（2.75V），低于过度充电保护电压（4.3V）。充电器检测到VM端子电压高于充电器检测电压，当过电流和电压检测到下限（OV）时，IC通过监测VDD和VSS之间的电压差和VM-VSS之间的电压差来控制MOS管。此时DO和CO端口为高电平，MOS管接通，实现自由充电和放电。

电池充电过程中，当电压超过设定值VC（4.25-4.35V），VD1会翻转，使Cout变为低电平，同时T1截止，充电过程停止。当电池电压回落至VCR（3.8-4.1V）时，Cout会变为高电平，T1导通，充电过程继续进行。为了防止电流频繁跳变，VCR应小于VC的一个定值。

当电池放电导致电压降至设定值VD（2.3-2.5V）时，VD2反转。随后，经过IC内固定的短时间延迟，Dout将转为低电平，T2将停止导电，放电也将停止。

当电路放电电流超过设定值或输出被短路时，会触发过流和短路检测电路的动作，从而导致MOS管（T2）被关闭，使得电流停止流动。

电路通过N1控制MOSFETT1和T2，以保护电路。

MOSFET是一种常用的功率开关器件，能够控制电流的流动。在该保护电路中，两个MOSFETT1和T2作为开关，通过控制ICN1来控制它们的导通和截止。

控制ICN1是一个专门设计用于保护电路的集成电路，它能够监测电路中的电流和电压，并根据设定的保护参数，判断是否需要关闭MOSFETT1和T2，以保护电路免受过载、短路等故障的损害。

除了MOSFET和控制IC外，该保护回路还包含一些阻容元件，用于稳定电路的工作。这些阻容元件可以提供足够的电流和电压稳定性，以确保保护回路的正常运行。

通过以上构造，该保护回路能够有效保护电路，防止损坏和事故发生。

IC负责监测电池电压和回路电流，同时控制两个MOSFET的栅极。这两个MOSFET在电路中负责开关操作。

该电路可通过控制充电回路和放电回路的导通和关断来实现功能。其中C2为延时电容。这个电路具有过充电保护、过放电保护和过电流保护的特点。

该装置具备过流保护和短路保护功能。下面是对其工作原理的分析：

正常状态

在正常情况下，N1电路中的“CO”和“DO”脚都输出高电压，两个MOSFET都是导通状态，电池可以自由地进行充电和放电。由于MOSFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧姆，所以导通电阻对电路性能的影响很小。

在这种状态下，保护电路的电流消耗为微安级，通常不超过7微安。

过充电保护

锂离子电池的充电方式要求为恒流/恒压。开始阶段，采用恒流充电方式；随着充电的进行，电池电压会逐步上升到4.2V（正极材料不同，有些电池要求的恒压值为4.1V），此时转为恒压充电，直到电流越来越小。

当电池被充电时，如果充电器的电路失去控制，电池的电压可能会超过4.2V，继续以恒定的电流进行充电。在此情况下，电池的电压仍会继续上升，直到超过4.3V。当电池的电压超过4.3V时，会加剧电池内的化学副反应，可能导致电池损坏或出现安全问题。

当带有保护电路的电池中的控制IC检测到电池电压达到4.28V时（具体值由控制IC确定，不同的IC有不同的阈值），