详解的把锂电池保护板拆解出公式原理

锂电池（可充型）之所以需求维护，是由它自身特性决议的。因为锂电池自身的资料决议

了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因而锂电池锂电组件总会跟着一块精美的维护板和一片电流保险器呈现。

锂电池的维护功用一般由维护电路板和PTC等电流器材协同完成，维护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻精确的监督电芯的电压和充放回路的电流，及时操控电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池产生恶劣的损坏。

普通锂电池维护板一般包括操控IC、MOS开关、电阻、电容及辅佐器材FUSE、PTC、NTC、ID、存储器等。其中操控IC，在一切正常的情况下操控MOS开关导通，使电芯与外电路导通，而当电芯电压或回路电流超越规则值时，它马上操控MOS开关关断，维护电芯的安全。

在维护板正常的情况下，Vdd为高电平，Vss，VM为低电平，DO、CO为高电平，当Vdd，Vss，VM任何一项参数改换时，DO或CO端的电平将产生变化。

锂电池维护电路

因为锂电池的化学特性，在正常使用进程中，其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应，但在某些条件下，如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部产生化学副反应，该副反应加重后，会严重影响电池的性能与使用寿命，并或许产生大量气体，使电池内部压力敏捷增大后爆炸而导致安全问题，因而一切的锂电池都需求一个维护电路，用于对电池的充、放电状况进行有效监测，并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池产生损害

下图为一个典型的锂电池维护电路原理图。

如上图所示，该维护回路由两个ＭＯＳＦＥＴ（Ｖ１、Ｖ２）和一个操控ＩＣ（Ｎ１）外加一些阻容元件构成。操控ＩＣ负责监测电池电压与回路电流，并操控两个ＭＯＳＦＥＴ的栅极，ＭＯＳＦＥＴ在电路中起开关效果，分别操控着充电回路与放电回路的导通与关断，Ｃ３为延时电容，该电路具有过充电维护、过放电维护、过电流维护与短路维护功用，其工作原理剖析如下：

１、正常状况

在正常状况下电路中Ｎ１的“ＣＯ”与“ＤＯ”脚都输出高电压，两个ＭＯＳＦＥＴ都处于导通状况，电池能够自由地进行充电和放电，因为ＭＯＳＦＥＴ的导通阻抗很小，一般小于３０毫欧，因而其导通电阻对电路的性能影响很小。此状况下维护电路的耗费电流为μＡ级，一般小于７μＡ。

２、过充电维护

锂离子电池要求的充电方式为恒流／恒压，在充电初期，为恒流充电，跟着充电进程，电压会上升到４．２Ｖ（根据正极资料不同，有的电池要求恒压值为４．１Ｖ），转为恒压充电，直至电流越来越小。电池在被充电进程中，假如充电器电路失去操控，会使电池电压超越４．２Ｖ后持续恒流充电，此刻电池电压仍会持续上升，当电池电压被充电至超越４．３Ｖ时，电池的化学副反应将加重，会导致电池损坏或呈现安全问题。在带有维护电路的电池中，当操控ＩＣ检测到电池电压到达４．２８Ｖ（该值由操控ＩＣ决议，不同的ＩＣ有不同的值）时，其“ＣＯ”脚将由高电压转变为零电压，使Ｖ２由导通转为关断，然后切断了充电回路，使充电器无法再对电池进行充电，起到过充电维护效果。而此刻因为Ｖ２自带的体二极管ＶＤ２的存在，电池能够经过该二极管对外部负载进行放电。在操控ＩＣ检测到电池电压超越４．２８Ｖ至宣布关断Ｖ２信号之间，还有一段延不时刻，该延不时刻的长短由Ｃ３决议，一般设为１秒左右，以防止因搅扰而形成误判别。

３、短路维护

电池在对负载放电进程中，若回路电流大到使Ｕ＞０．９Ｖ（该值由操控ＩＣ决议，不同的ＩＣ有不同的值）时，操控ＩＣ则判别为负载短路，其“ＤＯ”脚将敏捷由高电压转变为零电压，使Ｖ１由导通转为关断，然后切断放电回路，起到短路维护效果。短路维护的延不时刻极短，一般小于７微秒。其工作原理与过电流维护类似，仅仅判别办法不同，维护延不时刻也纷歧样。除了操控ＩＣ外，电路中还有一个重要元件，便是ＭＯＳＦＥＴ，它在电路中起着开关的效果，因为它直接串接在电池与外部负载之间，因而它的导通阻抗对电池的性能有影响，当选用的ＭＯＳＦＥＴ较好时，其导通阻抗很小，电池包的内阻就小，带载能力也强，在放电时其耗费的电能也少。

４、过电流维护

因为锂离子电池的化学特性，电池生产厂家规则了其放电电流最大不能超越２Ｃ（Ｃ＝电池容量／小时），当电池超越２Ｃ电流放电时，将会导致电池的永久性损坏或呈现安全问题。电池在对负载正常放电进程中，放电电流在经过串联的２个ＭＯＳＦＥＴ时，因为ＭＯＳＦＥＴ的导通阻抗，会在其两头产生一个电压，该电压值Ｕ＝Ｉ＊ＲＤＳ＊２，ＲＤＳ为单个ＭＯＳＦＥＴ导通阻抗，操控ＩＣ上的“Ｖ－”脚对该电压值进行检测，若负载因某种原因导致反常，使回路电流增大，当回路电流大到使Ｕ＞０．１Ｖ（该值由操控ＩＣ决议，不同的ＩＣ有不同的值）时，其“ＤＯ”脚将由高电压转变为零电压，使Ｖ１由导通转为关断，然后切断了放电回路，使回路中电流为零，起到过电流维护效果。在操控ＩＣ检测到过电流产生至宣布关断Ｖ１信号之间，也有一段延不时间，该延不时刻的长短由Ｃ３决议，一般为１３毫秒左右，以防止因搅扰而形成误判别。在上述操控进程中可知，其过电流检测值巨细不仅取决于操控ＩＣ的操控值，还取决于ＭＯＳＦＥＴ的导通阻抗，当ＭＯＳＦＥＴ导通阻抗越大时，对同样的操控ＩＣ，其过电流维护值越小。

５、过放电维护

电池在对外部负载放电进程中，其电压会跟着放电进程逐渐下降，当电池电压降至２．５Ｖ时，其容量已被完全放光，此刻假如让电池持续对负载放电，将形成电池的永久性损坏。在电池放电进程中，当操控ＩＣ检测到电池电压低于２．３Ｖ（该值由操控ＩＣ决议，不同的ＩＣ有不同的值）时，其“ＤＯ”脚将由高电压转变为零电压，使Ｖ１由导通转为关断，然后切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到过放电维护作用。而此刻因为Ｖ１自带的体二极管ＶＤ１的存在，充电器能够经过该二极管对电池进行充电。因为在过放电维护状况下电池电压不能再下降，因而要求维护电路的耗费电流极小，此刻操控ＩＣ会进入低功耗状况，整个维护电路耗电会小于０．１μＡ。在操控ＩＣ检测到电池电压低于２．３Ｖ至宣布关断Ｖ１信号之间，也有一段延不时间，该延不时刻的长短由Ｃ３决议，一般设为１００毫秒左右，以防止因搅扰而形成误判别。