电池保护板的保护机制

前言：锂元素在元素周期表中处于第三位，外层只有一个电子，是一种非常活泼的金属，而锂离子电池具有放电电流大，内阻低，寿命长，无记忆效应等被人们广泛应用，锂离子电池在使用时严禁出现过充电、过放电、以及短路等问题，否则将会使得电池出现起火或者爆炸等问题。所以在锂电池威廉希尔官方网站 中通常都会增加一个保护板威廉希尔官方网站 来保护锂离子电池的安全。锂电池保护板的作用电池保护板通常有如下几个作用：过充、过放、过流、短路以及高温保护。上述的几个作用也是由锂电池本身的材料决定的。电池保护板通常有保护威廉希尔官方网站 板和PTC等器件组成。

保护威廉希尔官方网站 板会时刻监视电芯的电压和充放电的电流，及时控制电流回路的通断。电池保护板的组成保护板通常包括控制IC，MOS开关，电阻、电容、PTC、NTC、ID以及存储器等元器件组成，其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS管开关导通，使得电芯和外威廉希尔官方网站 导通，而当电芯电压或者回路电流超过规定值时，它立即控制MOS开关关断，保护电芯的安全。

电池保护板的保护机制

下面介绍保护IC的各个PIN的主要功能：

VDD是保护IC的电源正极

VSS是保护IC的电源负极

V-是保护IC的过流、短路检测端

Dout是放电保护端

Cout是充电保护端

B+和B-分别分别接电芯的正极和负极，P+和P-分别是保护板输出的正极和负极，T为温度检测的NTC端口，NTC端口需要和MCU配合对电池进行温度保护。这个端口有时也会标记为ID，用于电池的端口识别，之所以增加这个端口，是因为不同厂家不同型号的电池往往需要不同的电池参数（老化曲线等参数），当为ID时，R3一般是固定电阻的阻值，MCU的ADC会检测ID的电压，从而使用不同的电池参数。保护板的工作过程1、激活保护板的方法当保护板P+和P-没有输出处于保护状态，可以短路B+、B-来激活保护板，这时Dout和Cout会处于低电平（保护IC这两个端口是高电平保护，低电平常态）状态从而打开这两个开关。2、充电P+和P-分别接充电器的正极和负极，充电电流经过两个MOS对电池进行充电，这个时候保护IC的VDD和VSS既是电源端，也是电芯电压检测端（经过R1），随着充电过程的进行，电芯的电压不断增加，当升高到电芯的保护电压（过充保护电压），这个时候COUT将输出高电平把对应的MOS开关关断，充电回路也会被关断，过充保护后，电芯电压会下降，当下降到IC电压门限（过充保护恢复电压），Cout恢复到低电平状态打开MOS管。3、放电同样的，在电池放电时，IC的VDD和VSS也会对电芯电压进行检测，当电芯电压下降到IC门限时（过放保护电压），Dout随机输出高电平将对应的MOS管关断，放电回路被断开，过放保护后，电芯电压会上升，当上升到门限电压（过放保护恢复电压），Dout恢复低电平打开MOS开关。4、过流、短路当放电过程中主回路电流过大时，由于MOS饱和导通也存在内阻，所以电流在流经B-和P-之间时MOS管两端会产生压降，保护IC的V-和VSS（经过R2）会随时检测出两端的电压，当电压上升到保护IC的检测门限（一般为0.15V，放电检测过流电压），Dout马上输出高电平将对应的MOS管关断，放电回路被断开。在上述问题中，有的同学可能会提出疑问，如果选用导通内阻低的MOS或者放电过流检测电压高的保护IC，是不是可以获得大的输出电流，答案是肯定的，但是切勿忘记考虑选用的MOS功率和电芯的容量（通常手机等移动设备的工作频率较高，为了降低整个系统的纹波，MOS管导通电阻的选用一定要尽量小）。5、NTC端口的作用当电池工作时，没有发生过冲、过流和过放等问题，而由于工作时间太长，导致电芯温度上升，而NTC紧贴电芯监测电池温度，随着温度上升，NTC的阻值逐渐下降，当阻值下降到设定值时，CPU发出关机指令，停止对电池的充电，从而保护电池。