電路具有過充電保護、過放電保護、過電流保護與短路保護功能，其工作原理分析如(ru)下(xia)：

1  正常(chang)狀態

在正常(chang)狀(zhuang)態下(xia)(xia)電(dian)(dian)路(lu)中N1的(de)(de)“CO"與“DO"腳都輸出高電(dian)(dian)壓(ya)，兩(liang)個MOSFET都處(chu)于(yu)導通狀(zhuang)態，電(dian)(dian)池可(ke)以自由地進行充電(dian)(dian)和放(fang)電(dian)(dian)，由于(yu)MOSFET的(de)(de)導通阻(zu)抗(kang)很小(xiao)，通常(chang)小(xiao)于(yu)30毫(hao)歐，因此(ci)其導通電(dian)(dian)阻(zu)對電(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)性能影(ying)響很小(xiao)。 此(ci)狀(zhuang)態下(xia)(xia)保護(hu)電(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)消耗電(dian)(dian)流為μA級，通常(chang)小(xiao)于(yu)7μA。

2  過(guo)充電保護

鋰離子電池作為(wei)可充(chong)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的一種，要(yao)求(qiu)的充(chong)電(dian)(dian)方(fang)式為(wei)恒流(liu)(liu)/恒壓(ya)，在充(chong)電(dian)(dian)初期，為(wei)恒流(liu)(liu)充(chong)電(dian)(dian)，隨著充(chong)電(dian)(dian)過(guo)程，電(dian)(dian)壓(ya)會上升到(dao)4.2V（根據正極(ji)材(cai)料不同，有的電(dian)(dian)池(chi)(chi)要(yao)求(qiu)恒壓(ya)值為(wei)4.1V），轉為(wei)恒壓(ya)充(chong)電(dian)(dian)，直至電(dian)(dian)流(liu)(liu)越來越小。 電(dian)(dian)池(chi)(chi)在被充(chong)電(dian)(dian)過(guo)程中，如(ru)果(guo)充(chong)電(dian)(dian)器電(dian)(dian)路失去控(kong)制，會使電(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)壓(ya)超過(guo)4.2V后繼續(xu)恒流(liu)(liu)充(chong)電(dian)(dian)，此時(shi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)壓(ya)仍會繼續(xu)上升，當電(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)壓(ya)被充(chong)電(dian)(dian)至超過(guo)4.3V時(shi)，電(dian)(dian)池(chi)(chi)的化(hua)學副反應將(jiang)加劇，會導致(zhi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)損壞或出現安全問題。

在帶有保護電路的電池中，當控制IC檢測到電池電壓達到4.28V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，其“CO"腳將由高電壓轉變為零電壓，使V2由導通轉為關斷，從而切斷了充電回路，使充電器無(wu)法再(zai)對(dui)電池(chi)進(jin)(jin)行充電，起(qi)到過充電保護作用。而此(ci)時由于(yu)V2自帶(dai)的體二(er)極管VD2的存(cun)在，電池(chi)可以通過該二(er)極管對(dui)外(wai)部負(fu)載進(jin)(jin)行放電。

在控制IC檢測到(dao)電池電壓超過4.28V至發出關(guan)斷(duan)V2信(xin)號之(zhi)間，還有一段(duan)延時(shi)時(shi)間，該延時(shi)時(shi)間的長短由C3決定，通常(chang)設(she)為1秒(miao)左右，以避免因干(gan)擾而造成(cheng)誤判(pan)斷(duan)。

3  過放電保護(hu)

電(dian)(dian)池在對外部負(fu)載放電(dian)(dian)過程中，其電(dian)(dian)壓會隨著放電(dian)(dian)過程逐漸(jian)降低，當電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓降至(zhi)2.5V時(shi)，其容量(liang)已被完全放光，此時(shi)如果讓電(dian)(dian)池繼續對負(fu)載放電(dian)(dian)，將造成電(dian)(dian)池的永久性損壞。

在電池放電過程中，當控制IC檢測到電池電壓低于2.3V（該值由控制IC決定，不同的IC有不同的值）時，其“DO"腳將由高電壓轉變為零電壓，使V1由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路，使電池無法再對負載進行放電，起到過放電保護作用。而此時由于V1自帶的體二極管VD1的存在，充電器可以通過該二極管對電(dian)池進行充電(dian)。

由于在過放電(dian)(dian)保(bao)護(hu)(hu)狀態(tai)(tai)下電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓不能再降低(di)，因此要求(qiu)保(bao)護(hu)(hu)電(dian)(dian)路(lu)的消耗電(dian)(dian)流極小，此時控(kong)制IC會進(jin)入低(di)功耗狀態(tai)(tai)，整個保(bao)護(hu)(hu)電(dian)(dian)路(lu)耗電(dian)(dian)會小于0.1μA。

在控制IC檢測到電(dian)池電(dian)壓低于(yu)2.3V至(zhi)發出關(guan)斷V1信號之間，也有(you)一段延時(shi)(shi)時(shi)(shi)間，該延時(shi)(shi)時(shi)(shi)間的長(chang)短由C3決(jue)定，通常設為(wei)100毫秒左右，以避免因(yin)干擾而造成誤判斷。

4  過電流保(bao)護

由于鋰電(dian)池的化學特性(xing)，電(dian)池生產廠(chang)家規定了(le)其放電(dian)電(dian)流最大不能超過2C（C=電(dian)池容量/小時），當電(dian)池超過2C電(dian)流放電(dian)時，將會導致電(dian)池的永久性(xing)損壞(huai)或(huo)出現安全問(wen)題。

電(dian)(dian)池在(zai)對負(fu)載(zai)正(zheng)常放電(dian)(dian)過程中(zhong)，放電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)在(zai)經過串聯的(de)2個(ge)MOSFET時(shi)，由(you)(you)于MOSFET的(de)導(dao)(dao)(dao)通(tong)(tong)阻(zu)抗(kang)，會在(zai)其(qi)兩(liang)端產生一個(ge)電(dian)(dian)壓，該(gai)(gai)電(dian)(dian)壓值U=I*RDS*2, RDS為單個(ge)MOSFET導(dao)(dao)(dao)通(tong)(tong)阻(zu)抗(kang)，控制IC上的(de)“V-"腳對該(gai)(gai)電(dian)(dian)壓值進行檢測，若(ruo)負(fu)載(zai)因(yin)某種原因(yin)導(dao)(dao)(dao)致異常，使回路電(dian)(dian)流(liu)增大，當回路電(dian)(dian)流(liu)大到使U>0.1V（該(gai)(gai)值由(you)(you)控制IC決定，不(bu)同的(de)IC有(you)不(bu)同的(de)值）時(shi)，其(qi)“DO"腳將由(you)(you)高電(dian)(dian)壓轉變為零(ling)電(dian)(dian)壓，使V1由(you)(you)導(dao)(dao)(dao)通(tong)(tong)轉為關(guan)斷(duan)，從而切斷(duan)了放電(dian)(dian)回路，使回路中(zhong)電(dian)(dian)流(liu)為零(ling)，起到過電(dian)(dian)流(liu)保護作用。

在控制IC檢測到過電流發生至(zhi)發出(chu)關斷V1信號之間(jian)，也有一段延時(shi)時(shi)間(jian)，該延時(shi)時(shi)間(jian)的長短由(you)C3決定，通常(chang)為13毫秒左右，以避免(mian)因(yin)干擾而造成誤判斷。

在上(shang)述(shu)控制(zhi)過程中可知，其(qi)過電(dian)流檢測值(zhi)大(da)(da)小不僅取決于控制(zhi)IC的(de)(de)控制(zhi)值(zhi)，還取決于MOSFET的(de)(de)導(dao)通阻抗，當MOSFET導(dao)通阻抗越大(da)(da)時，對(dui)同樣的(de)(de)控制(zhi)IC，其(qi)過電(dian)流保護值(zhi)越小。

5  短路保護

電(dian)(dian)池在對負載(zai)放電(dian)(dian)過程中，若回路(lu)(lu)電(dian)(dian)流(liu)大到(dao)使U>0.9V（該值由(you)控制(zhi)IC決定，不同的(de)IC有不同的(de)值）時，控制(zhi)IC則判斷(duan)(duan)為(wei)負載(zai)短(duan)路(lu)(lu)，其“DO"腳(jiao)將迅速由(you)高電(dian)(dian)壓(ya)轉變(bian)為(wei)零(ling)電(dian)(dian)壓(ya)，使V1由(you)導(dao)通轉為(wei)關斷(duan)(duan)，從而切斷(duan)(duan)放電(dian)(dian)回路(lu)(lu)，起(qi)到(dao)短(duan)路(lu)(lu)保(bao)(bao)護(hu)(hu)作用。短(duan)路(lu)(lu)保(bao)(bao)護(hu)(hu)的(de)延時時間(jian)極短(duan)，通常(chang)小于7微秒。其工作原理與過電(dian)(dian)流(liu)保(bao)(bao)護(hu)(hu)類似，只是(shi)判斷(duan)(duan)方法不同，保(bao)(bao)護(hu)(hu)延時時間(jian)也不一(yi)樣。

以上詳細闡述了單節鋰離子電池保護電路的工作原理，多節串聯鋰離子電池的(de)保(bao)護原理與(yu)之(zhi)類(lei)似(si)，在(zai)此不再贅述，上面電(dian)路中(zhong)所用(yong)(yong)的(de)控制(zhi)(zhi)(zhi)IC為日(ri)本理光公(gong)司的(de)R5421系(xi)列(lie)，在(zai)實(shi)際的(de)電(dian)池(chi)保(bao)護電(dian)路中(zhong)，還有(you)(you)許多其它類(lei)型(xing)的(de)控制(zhi)(zhi)(zhi)IC，如(ru)日(ri)本精(jing)工(gong)的(de)S-8241系(xi)列(lie)、日(ri)本MITSUMI的(de)MM3061系(xi)列(lie)、臺灣富晶的(de)FS312和FS313系(xi)列(lie)、臺灣類(lei)比科技的(de)AAT8632系(xi)列(lie)等(deng)等(deng)，其工(gong)作(zuo)原理大同小(xiao)異，只是在(zai)具體參數上有(you)(you)所差別，有(you)(you)些控制(zhi)(zhi)(zhi)IC為了(le)節省外圍電(dian)路，將濾波電(dian)容和延(yan)時電(dian)容做到了(le)芯(xin)片(pian)內(nei)部，其外圍電(dian)路可以很(hen)少，如(ru)日(ri)本精(jing)工(gong)的(de)S-8241系(xi)列(lie)。 除(chu)了(le)控制(zhi)(zhi)(zhi)IC外，電(dian)路中(zhong)還有(you)(you)一個重要元(yuan)件，就是MOSFET，它在(zai)電(dian)路中(zhong)起(qi)著(zhu)開(kai)關的(de)作(zuo)用(yong)(yong)，由于它直接(jie)串(chuan)接(jie)在(zai)電(dian)池(chi)與(yu)外部負載(zai)之(zhi)間，因(yin)此它的(de)導通阻抗對(dui)電(dian)池(chi)的(de)性能有(you)(you)影響，當選用(yong)(yong)的(de)MOSFET較好時，其導通阻抗很(hen)小(xiao)，電(dian)池(chi)包(bao)的(de)內(nei)阻就小(xiao)，帶載(zai)能力(li)也強，在(zai)放電(dian)時其消(xiao)耗的(de)電(dian)能也少。

隨(sui)著(zhu)科技(ji)的(de)(de)發展，便攜(xie)式設備的(de)(de)體積越(yue)做越(yue)小，而隨(sui)著(zhu)這種趨勢，對鋰(li)離(li)子電(dian)池(chi)的(de)(de)保(bao)(bao)護(hu)(hu)電(dian)路體積的(de)(de)要(yao)求也越(yue)來(lai)越(yue)小，在這兩年已出現了將(jiang)控制IC和MOSFET整合(he)成一顆保(bao)(bao)護(hu)(hu)IC的(de)(de)產(chan)品(pin)，如DIALOG公司(si)的(de)(de)DA7112系列，有的(de)(de)廠家甚至將(jiang)整個保(bao)(bao)護(hu)(hu)電(dian)路封裝成一顆小尺寸(cun)的(de)(de)IC，如MITSUMI公司(si)的(de)(de)產(chan)品(pin)。