锂电池保护芯片原理

锂电池保护原理

锂电池保护板是对串联锂电池组的充放电保护；在充满电时能保证各单体电池

之间的电压差异小于设定值（一般± 20mV ）,实现电池组各单体电池的均充，有效

地改善了串联充电方式下的充电效果；同时检测电池组中各个单体电池的过压、欠 压、过流、短路、过温

状态，保护并延长电池使用寿命；欠压保护使每一单节电池 在放电使用时避免电池因过放电而损坏。

成品锂电池组成主要有两大部分，锂电池芯和保护板，锂电池芯主要由正极板、隔 膜、负极板、电解液组

成；正极板、隔膜、负极板缠绕或层叠，包装，灌注电解液， 封装后即制成电芯，锂电池保护板的作用很

多人都不知道，锂电池保护板，顾名思 义就是保护锂电池用的， 锂电池保护板的作用是

保护电池不过放、 不过充、不过流,

还有就是输出短路保护。

01锂电池保护板组成

1、控制ic, 2、开关管，另外还加一些微容和微阻而组成。控制

ic作用是对电池

的保护，如达到保护条件就控制

mos进行断开或闭合（如电池达到过充、过放、短 mos管的作用就是开关作用，由控制

ic开控制。

路、过流、等保护条件），其中

锂电池（可充型）之所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材 料决定了它不能被过

充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件 总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护 电路板和 PTC协同完成，保护板是由电子电路组成，在 至+85 C的环境下时

-40 C

刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流。

02保护板的工作原理

1、过充保护及过充保护恢复

当电池被充电使电压超过设定值

VC（4.25-4.35V ,具体过充保护电压取决于

后，

IC）

,

VD1翻转使Cout变为低电平，

具体过充保护恢复电压取决于

T1截止，充电停止.当电池电压回落至

IC）时，Cout变为高电平，

VCR（3?8-4.1V

T1导通充电继续， VCR

必须小于 VC —个定值，以防止频繁跳变。

2、过放保护及过放保护恢复

当电池电压因放电而降低至设定值

时，VD2翻转，以短时间延时后，使

VD （ 2.3-2.5V ,具体过充保护电压取决于 DoUt变为低电平，T2截止，放电停止，当 T2再次导通为下次放电作好准备。

IC）

电池被置于充电时，内部或门被翻转而使

3、过流、短路保护

当电路充放回路电流超过设定值或被短路时，

短路检测电路动作，

使MoS管关断,

电流截止。

Π CONTROLaC)

TH

IFUSE

Tl T2 CMoS

03保护板主要零件的功能介绍

R1 :基准供电电阻；与 IC内部电阻构成分压电路，控制内部过充、过放电压比较

330 Ω? 470 Ω比较多；当封装形式（即用标准元件的

1.0mm 和 0.5mm )

器的电平翻转；一般在阻值为

长和宽来表示兀件大小， 如0402圭寸装标识此兀件的长和宽分别为

较大时，会用数字标识其阻值， 如贴片电阻上数字标识 473 ,即表示其阻值为 47000

Ω即47K Ω（第三位数表示在前两位后面加

R2 :过流、短路检测电阻；通过检测

0的位数）。 VM端电压控制保护板的电流

1K Ω' 2K Ω较多。

，焊接不良、

损坏会造成电池过流 、短路无保护，一般阻值为

R3 : ID识别电阻或 NTC电阻（前面有介绍）或两者都有。

总结：电阻在保护板中为黑色贴片，用万用表可测其阻值，当封装较大时其阻值会

用数字表示，表示方法如上所述，当然电阻阻值一般都有偏差，每个电阻都有精度

规格，如 10K Ω电阻规格为+/ — 5 %精度则其阻值为 9.5K Ω — 10.5K Ω范围内都为

合格。

C1、C2 :由于电容两端电压不能突变，起瞬间稳压和滤波作用。总结：电容在保护

板中为黄色贴片， 封装形式0402较多，也有少数0603封装（1.6mm 长,0.8mm 宽）； 用万用表检测

其阻值一般为无穷大或

M Ω级别；电容漏电会产生自耗电大，短路无

的缩

自恢复现象。 FUSE :普通 FUSE 或 PTC （ PoSitiVe TemPeratUre CoeffiCient

写，意思是正温度系数）；防止不安全大电流和高温放电的发生，其中 PTC有自恢

复功能。

总结：FUSE在保护板中一般为白色贴片， LITTE公司提供 FUSE会在FUSE上标识

字符D-T ,字符表示意思为 FUSE能承受的额定电流， 如表示D额定电流为 0.25A， S为4A，T为5A

等。

U1 :控制IC;保护板所有功能都是 VM-VSS 间的电压差而控制

IC通过监视连接在

C-MOS 执行开关动作来实现的。

VDD-VSS 间的电压差及

Cout :过充控制端；通过 MoS管T2栅极电压控制

Dout :过放、过流、短路控制端；通过 MOS管T1栅极电压控制 VM :过流、短路保护电压检测端；通过检测

保护

MoS管的开关。

MOS管的开关。

VM 端的电压实现电路的过流、短路

（U （ VM）=I*R （ MOSFET ））。

总结：IC在保护板中一般为 6个管脚的封装形式，其区别管脚的方法为：在封装体 1管脚，然后逆时针旋转分别为第

2、3、4、5、6管脚；如 1管脚，其余管脚逆时针类推）

；连焊、虚焊、假焊、击穿时会造成

上标识黑点的附近为第

封装体上无黑点标识， 则正看封装体上字符左下为第

C-MOS :场效应开关管；保护功能的实现者

电池无保护、无显示、输出电压低等不良现象。

总结：CMoS在保护板中一般为 8个管脚的封装形式，它时由两个 MoS管构成,

相当于两个开关，分别控制过充保护和过放、过流、短路保护；其管脚区分方法和

IC 一样。

Vdd为高电平，VSS、VM为低电平，Dout、CoUt为高电平；

Dout或Cout的电平将发生变化，此时

在保护板正常情况下，

当Vdd、VSS、VM任何一项参数变换时，

MOSFET执行相应的动作（开、关电路），从而实现电路的保护和恢复功能。

04保护板常见不良分析

一、 无显示、输出电压低、带不起负载：

此类不良首先排除电芯不良（电芯本来无电压或电压低），如果电芯不良则应测试

保护板的自耗电， 看是否是保护板自耗电过大导致电芯电压低。

如果电芯电压正常,