▌前言

有人將電池的充放電就像孩子喝母乳一樣，十分形象：

1，如果一直讓孩子喝，家長不加以控制，那么這個奶可能會被喝光，類似電池過放； 

2，如果家長一直不給孩子喝奶，這個奶就會積攢越來越多，類似電池過充； 

3，如果孩子喝奶喝的急，容易嗆奶，類似電池的過電流保護；

指紋識別軟硬結(jié)合板廠了解到，講對于鋰電池，如果不能夠科學喂奶、喝奶，除了可能降低電池使用壽命，有時可能會造成電池爆燃、爆炸等危險場景。那么如何控制這種情況發(fā)生呢？

通常情況下，在鋰電池內(nèi)部都會有一個專用的保護PCB板，與電池單元封裝在一起。在它的保護下，可以控制鋰電池的輸出電壓在一個安全電壓區(qū)間，即電池的充放電終止電壓和截止電壓。

如果電池的工作電壓超出安全范圍，就有可能在電池內(nèi)部發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的傷害，導致電池衰減，體現(xiàn)在電池的內(nèi)阻增加，容量下降。

▲ 帶有電池保護板的鋰電池

▌鋰電池保護板

在鋰電池保護板上通常集成有控制IC、MOS管、電阻電容、保險絲FUSE等組成，如下圖所示。

▲ 常見到的鋰電池保護板電路圖

圖中的兩個N溝道MOS管分別控制充電和放電的通斷。并聯(lián)的二極管是MOS管的寄生二極管。

在對外界口中，TH為溫度檢測，內(nèi)部是一個10K NTC接到電池負極；ID是電池在位檢測，一般是47K/10K電阻接到電阻負極，有的是0R電阻；TH和ID均是選配，并不是所有鋰電池都有的。

▌過充保護

當電池充電時，電流從電池包的正極流入，經(jīng)過FUSE后從負極流出，最下方的兩個MOS管均是導通狀態(tài)。如下圖紅色箭頭所示方向：

▲ 電池充電時電流方向如箭頭所示

充電時，控制IC X1會時刻監(jiān)測第5腳VDD和第6腳VSS之間的電壓，當這個電壓大于等于過充截止電壓且滿足過充電壓的延時時間時，X1會通過控制第3腳來關(guān)閉MOS管Q2，Q2被關(guān)閉之后，充電回路被切斷（Q2的體二極管D2也是反向截止的），這個時候，電池只能放電。

電路板廠講當下面兩個條件滿足其一時，便可以解除充電保護：

1，電芯兩端的電壓下降到保護IC的過充恢復電壓。

2，在電池包得輸出端加負載放電，放電到電壓小于過充保護電壓。

▌過放保護

電池兩端向負載輸出電流時，電流按照下圖的紅色箭頭流動。

▲ 電池放電時電流方向如箭頭所示

放電池，控制芯片IC X1將會通過第5管腳檢測C1上的電壓。當這個電壓小于放電截止電壓后并持續(xù)一段時間，控制IC將會通過DO管腳控制Q1截止，此時放電回路被切斷。

當下面條件滿足時，IC X1接觸過放保護：拿掉負載，給電池包充電，當VM-VDD之間的電壓達到過放恢復電壓值時，控制IC X1會重新打開MOS管Q1。

▌過流/短路保護

過流保護則是通過IC X1第2管腳（VM）檢測流經(jīng)控制MOS管電壓。如果該電壓過大并持續(xù)一定時間，控制IC將會關(guān)閉Q1，斷開放電回路。將輸出端負載拿掉，控制IC會自動將Q1重新打開。

▲ 保護電流為21A鋰電池保護板

過流保護電壓VM常常在0.1 ~ 0.2V，這個數(shù)值與IC的型號有關(guān)。

過流保護數(shù)值除了與VM有關(guān)之外，也和Q1,Q2兩個MOS管的導通電阻有關(guān)系。如果MOS管的導通內(nèi)阻越大，保護電流值就越小。

如：內(nèi)阻為20mΩ的MOS管，選用的過電流值為0.15V的控制IC，那過流保護的電流應(yīng)為：0.15V/（0.02*2）=3.75A。

▌控制IC失效時FUSE保護

HDI廠講有的保護板里面會加上保險絲，在控制IC失效之后，起到一個二級保護作用，避免更壞的結(jié)果，當然也會增加成本。

▲ 保護電流為100A鋰電池保護板