電(dian)路具有(you)過充(chong)電(dian)保(bao)(bao)護(hu)、過放電(dian)保(bao)(bao)護(hu)、過電(dian)流保(bao)(bao)護(hu)與短路保(bao)(bao)護(hu)功能，其(qi)工作(zuo)原理分析(xi)如(ru)下：

1  正常(chang)狀態

在正常(chang)狀態下(xia)(xia)電(dian)(dian)路中(zhong)N1的(de)“CO"與“DO"腳都(dou)(dou)輸出高電(dian)(dian)壓，兩(liang)個MOSFET都(dou)(dou)處(chu)于(yu)導(dao)通(tong)狀態，電(dian)(dian)池可以自由地(di)進行充電(dian)(dian)和(he)放(fang)電(dian)(dian)，由于(yu)MOSFET的(de)導(dao)通(tong)阻抗很小，通(tong)常(chang)小于(yu)30毫歐，因此(ci)其(qi)導(dao)通(tong)電(dian)(dian)阻對(dui)電(dian)(dian)路的(de)性能影(ying)響很小。 此(ci)狀態下(xia)(xia)保(bao)護電(dian)(dian)路的(de)消耗電(dian)(dian)流為μA級，通(tong)常(chang)小于(yu)7μA。

2  過充(chong)電保護

鋰離子電池作為可充電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)一種，要(yao)(yao)求的(de)充電(dian)(dian)(dian)方式為恒流(liu)(liu)/恒壓(ya)，在(zai)充電(dian)(dian)(dian)初期，為恒流(liu)(liu)充電(dian)(dian)(dian)，隨著(zhu)充電(dian)(dian)(dian)過(guo)程，電(dian)(dian)(dian)壓(ya)會上升到4.2V（根據正極材料(liao)不同，有的(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)要(yao)(yao)求恒壓(ya)值為4.1V），轉為恒壓(ya)充電(dian)(dian)(dian)，直至電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)越(yue)來(lai)越(yue)小。 電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)在(zai)被充電(dian)(dian)(dian)過(guo)程中，如(ru)果(guo)充電(dian)(dian)(dian)器(qi)電(dian)(dian)(dian)路失(shi)去控制(zhi)，會使電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)超(chao)過(guo)4.2V后繼(ji)續恒流(liu)(liu)充電(dian)(dian)(dian)，此時電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)仍(reng)會繼(ji)續上升，當電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)被充電(dian)(dian)(dian)至超(chao)過(guo)4.3V時，電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)化(hua)學副反應將加劇，會導(dao)致(zhi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)損壞或出現安全問題(ti)。

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，使充電器無法再(zai)對電池進行(xing)充電，起(qi)到過充電保護作用。而此時(shi)由(you)于V2自帶的體二(er)極管VD2的存在(zai)，電池可以通過該二(er)極管對外(wai)部負載(zai)進行(xing)放電。

在控制IC檢測到電池電壓超(chao)過(guo)4.28V至發出關斷V2信號(hao)之間，還(huan)有一段延時(shi)(shi)時(shi)(shi)間，該延時(shi)(shi)時(shi)(shi)間的長短由(you)C3決(jue)定，通常(chang)設為1秒(miao)左右，以避免(mian)因干擾(rao)而造成(cheng)誤(wu)判斷。

3  過放電保護(hu)

電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)在對外部負載放(fang)電(dian)(dian)(dian)過(guo)程中，其電(dian)(dian)(dian)壓(ya)會隨著放(fang)電(dian)(dian)(dian)過(guo)程逐漸降(jiang)低，當電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)降(jiang)至2.5V時，其容(rong)量已被(bei)完全放(fang)光，此時如果讓(rang)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)繼續對負載放(fang)電(dian)(dian)(dian)，將造成(cheng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的永久性(xing)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池進行充電。

由于在(zai)過(guo)放電保(bao)護(hu)(hu)(hu)狀(zhuang)態下電池電壓不(bu)能再降低，因此(ci)要求(qiu)保(bao)護(hu)(hu)(hu)電路的(de)消耗(hao)電流極小，此(ci)時控(kong)制IC會(hui)進(jin)入低功耗(hao)狀(zhuang)態，整個保(bao)護(hu)(hu)(hu)電路耗(hao)電會(hui)小于0.1μA。

在控制IC檢測到電池電壓低于2.3V至發出關斷V1信號之間，也有一段延(yan)時時間，該延(yan)時時間的(de)長短由(you)C3決定，通(tong)常(chang)設(she)為100毫秒左(zuo)右，以避(bi)免因(yin)干擾(rao)而造成誤判斷。

4  過電流保護

由(you)于鋰電(dian)池的化(hua)學特(te)性，電(dian)池生(sheng)產廠家規(gui)定了(le)其放(fang)電(dian)電(dian)流(liu)最大不能超過2C（C=電(dian)池容量(liang)/小時(shi)(shi)），當電(dian)池超過2C電(dian)流(liu)放(fang)電(dian)時(shi)(shi)，將會導致電(dian)池的永久性損壞或出現(xian)安全問題。

電(dian)(dian)池在(zai)對(dui)(dui)負(fu)載正(zheng)常放電(dian)(dian)過程中(zhong)，放電(dian)(dian)電(dian)(dian)流在(zai)經(jing)過串聯的(de)(de)2個MOSFET時(shi)，由于MOSFET的(de)(de)導通阻抗(kang)(kang)，會在(zai)其兩端產生一個電(dian)(dian)壓(ya)，該電(dian)(dian)壓(ya)值(zhi)U=I*RDS*2, RDS為(wei)(wei)單(dan)個MOSFET導通阻抗(kang)(kang)，控制(zhi)(zhi)IC上(shang)的(de)(de)“V-"腳(jiao)(jiao)對(dui)(dui)該電(dian)(dian)壓(ya)值(zhi)進行檢測，若負(fu)載因某種原因導致異(yi)常，使(shi)回路電(dian)(dian)流增大，當回路電(dian)(dian)流大到使(shi)U>0.1V（該值(zhi)由控制(zhi)(zhi)IC決(jue)定(ding)，不同(tong)(tong)的(de)(de)IC有不同(tong)(tong)的(de)(de)值(zhi)）時(shi)，其“DO"腳(jiao)(jiao)將由高(gao)電(dian)(dian)壓(ya)轉(zhuan)變為(wei)(wei)零電(dian)(dian)壓(ya)，使(shi)V1由導通轉(zhuan)為(wei)(wei)關(guan)斷(duan)，從而切斷(duan)了放電(dian)(dian)回路，使(shi)回路中(zhong)電(dian)(dian)流為(wei)(wei)零，起到過電(dian)(dian)流保(bao)護作用。

在控制IC檢測(ce)到(dao)過(guo)電流發生至發出(chu)關斷(duan)V1信(xin)號之間(jian)(jian)，也有一段(duan)延(yan)時時間(jian)(jian)，該延(yan)時時間(jian)(jian)的長短由C3決定，通常為(wei)13毫秒(miao)左右，以(yi)避免因(yin)干擾而(er)造成(cheng)誤判(pan)斷(duan)。

在(zai)上述控(kong)(kong)制(zhi)過程中(zhong)可(ke)知，其(qi)過電流(liu)檢(jian)測值大小不僅取決于控(kong)(kong)制(zhi)IC的(de)控(kong)(kong)制(zhi)值，還取決于MOSFET的(de)導通阻抗(kang)，當MOSFET導通阻抗(kang)越大時，對同樣的(de)控(kong)(kong)制(zhi)IC，其(qi)過電流(liu)保護值越小。

5  短路保護

電(dian)池(chi)在對負(fu)載(zai)放電(dian)過程中(zhong)，若回(hui)路電(dian)流大到使(shi)(shi)U>0.9V（該(gai)值由(you)控制IC決定，不(bu)同的(de)(de)IC有不(bu)同的(de)(de)值）時(shi)(shi)，控制IC則(ze)判斷(duan)為(wei)負(fu)載(zai)短(duan)路，其“DO"腳將迅(xun)速由(you)高電(dian)壓轉(zhuan)變(bian)為(wei)零電(dian)壓，使(shi)(shi)V1由(you)導通(tong)轉(zhuan)為(wei)關斷(duan)，從而(er)切斷(duan)放電(dian)回(hui)路，起到短(duan)路保(bao)護作(zuo)用。短(duan)路保(bao)護的(de)(de)延(yan)時(shi)(shi)時(shi)(shi)間極短(duan)，通(tong)常小于7微秒。其工作(zuo)原理與過電(dian)流保(bao)護類(lei)似，只是判斷(duan)方法(fa)不(bu)同，保(bao)護延(yan)時(shi)(shi)時(shi)(shi)間也不(bu)一樣(yang)。

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)(de)(de)(de)(de)(de)保護原理(li)與之類似，在(zai)(zai)此不再贅(zhui)述，上面電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路中(zhong)所用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)控制IC為(wei)日(ri)本理(li)光公司的(de)(de)(de)(de)(de)(de)R5421系列(lie)，在(zai)(zai)實際(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池保護電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路中(zhong)，還(huan)(huan)有許多其(qi)它(ta)(ta)類型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)控制IC，如日(ri)本精工(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)S-8241系列(lie)、日(ri)本MITSUMI的(de)(de)(de)(de)(de)(de)MM3061系列(lie)、臺灣(wan)富晶的(de)(de)(de)(de)(de)(de)FS312和FS313系列(lie)、臺灣(wan)類比科技的(de)(de)(de)(de)(de)(de)AAT8632系列(lie)等等，其(qi)工(gong)作原理(li)大(da)同小(xiao)異，只是在(zai)(zai)具體參數上有所差(cha)別，有些控制IC為(wei)了(le)節省外(wai)圍(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路，將濾波電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)和延時電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)做到了(le)芯片內部(bu)，其(qi)外(wai)圍(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路可以(yi)很(hen)少，如日(ri)本精工(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)S-8241系列(lie)。 除了(le)控制IC外(wai)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路中(zhong)還(huan)(huan)有一個重要元件，就是MOSFET，它(ta)(ta)在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路中(zhong)起著開關的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用，由于它(ta)(ta)直接串接在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池與外(wai)部(bu)負載之間(jian)，因(yin)此它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)導通(tong)阻抗對電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)有影(ying)響，當選用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)MOSFET較(jiao)好時，其(qi)導通(tong)阻抗很(hen)小(xiao)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池包(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內阻就小(xiao)，帶載能(neng)力也強，在(zai)(zai)放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時其(qi)消耗(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)也少。

隨著(zhu)(zhu)科技的(de)(de)發展，便攜式設備的(de)(de)體積(ji)越(yue)做(zuo)越(yue)小(xiao)，而隨著(zhu)(zhu)這種趨勢，對鋰離(li)子電池的(de)(de)保護(hu)電路體積(ji)的(de)(de)要求(qiu)也越(yue)來越(yue)小(xiao)，在(zai)這兩年已出現了將(jiang)控制IC和MOSFET整(zheng)(zheng)合成一顆(ke)保護(hu)IC的(de)(de)產品(pin)(pin)，如DIALOG公司(si)的(de)(de)DA7112系列，有的(de)(de)廠(chang)家甚至將(jiang)整(zheng)(zheng)個保護(hu)電路封裝成一顆(ke)小(xiao)尺寸(cun)的(de)(de)IC，如MITSUMI公司(si)的(de)(de)產品(pin)(pin)。