从单节锂电池保护板电路原理说起

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找个单节锂电池保护电路的原理，给大家分享一下。
    对单节锂电池保护的原理搞清楚了，锂电池组即多串多并的锂电池保护板就不难了。
锂电池的保护电路的一般原理
      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一般是要有保护电路的。

     锂电池的保护功能通常由保护电路板完成的，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即时控制电流回路的通断；

     如图为一般锂电池保护的电路原理，保护板要有过充电保护，过放电保护和过电电流保护功能。最基本的是一个电压检测IC和两个串在电池上的MOS管组成的，IC检测电池端电压和MOS管端电压。


        锂电池保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件NTC、ID存储器等。其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻（数十毫秒）控制MOS开关关断，保护电芯的安全。NTC负温度系数电阻，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。ID 存储器常为单线接口存储器，ID是Identification 的缩写即身份识别的意思，存储电池种类、生产日期等信息。可起到产品的可追溯和应用的限制。
下面是随便找的几个单节锂电保护板




一般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压，在一切正常情况下C-MOS开关管导通，使电芯与保护电路板处于正常工作状态，而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时，在15～30ms内（不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间），将CMOS关断，即关闭电芯放电或充电回路，以保证使用者与电芯的安全。

单节电池基本保护功能如下：
结合下面的图示说明
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IC)后，过充监测信号Cout变为低电平，过充开关MOS管截止，充电停止。当电池电压回落至设定值VCR(3.8-4.1V，具体过充保护恢复电压取决于IC)时，过充信号变为高电平，过充开关MOS管导通充电继续， VCR必须小于VC一个定值，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VD（2.3-2.5V，具体过充保护电压取决于IC）时，过放监测信号Dout翻转，以短时间延时后，使Dout变为低电平，过放开关MOS管截止，放电停止，当电池被置于充电时，内部或门被翻转而使MOS管再次导通为下次放电作好准备。




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。



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、过放电压比较器的电平翻转；一般在阻值为330Ω、470Ω比较多；
R2：过流、短路检测电阻；通过检测VM端电压控制保护板的电流 ，焊接不良、损坏会造成电池过流 、短路无保护，一般阻值为1KΩ、2KΩ较多。
R3：ID识别电阻或NTC电阻或两者都有。
C1、C2：由于电容两端电压不能突变，起瞬间稳压和滤波作用。
FUSE：普通FUSE或PTC（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。
FUSE上标识D-T，表示能承受的额定电流，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IC通过监视连接在VDD-VSS间的电压差及VM-VSS间的电压差而控制C-MOS执行开关动作来实现的。
     Cout：过充控制端；通过MOS管T2栅极电压控制MOS管的开关。
     Dout：过放、过流、短路控制端；通过MOS管T1栅极电压控制MOS管的开关。
     VM：过流、短路保护电压检测端；通过检测VM端的电压实现电路的过流、短路保护（U（VM）=I*R（MOSFET））。

     在保护板正常情况下，Vdd为高电平，Vss、VM为低电平，Dout、Cout为高电平；当Vdd、Vss、VM任何一项参数变换时，Dout或Cout的电平将发生变化，此时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。

      当多节电池，以多并多串组组成电池组时，电池组的保护电路要一般增加电量显示，温度控制等功能。但基本的过充，过放，过流短路保护这几个功能是必须的。