鋰離子電池組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，其工作原理分析如下：

1、正常狀(zhuang)態

在正常狀態下電路中N1的“CO"與“DO"腳都輸出高電壓，兩個MOSFET都處于導通狀態，電池可以自由地進行充電和放電，由于MOSFET的導通阻抗很小，通常小于30毫歐，因此其導通電阻對電路的性能影響很小。 7|此狀態下保護電路的消耗電流為μA級，通常小于7μA。

2、過充電保護

鋰離子電池要求充電器的充電方式為恒流/恒壓，在充電初期，為恒流充電，隨著充電過程，電壓會上升到4.2V(根據正極材料不同，有的電池要求恒壓值為4.1V)，轉為恒壓充電，直至電流越來越小。 電池在被充電過程中，如果充電器電路失去控制，會使電池電壓超過4.2V后繼續恒流充電，此時電池電壓仍會繼續上升，當電池電壓被充電至超過4.3V時，電池的化學副反應將加劇，會導致電池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，使充電器無法再對電池進行充電，起到過充電保護作用。而此時由于V2自帶的體二極管VD2的存在，電池可以通過該二極管對外部負載進行放電。

在控制(zhi)IC檢測到電池電壓超過4.28V至發出關斷V2信(xin)號(hao)之間，還(huan)有(you)一段延時時間，該延時時間的長短(duan)由C3決定，通常設為(wei)1秒左(zuo)右，以避免因干擾而造成誤判斷。

3、過(guo)放電保(bao)護

電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)在對外(wai)部負載(zai)(zai)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)過程中(zhong)，其電(dian)(dian)(dian)(dian)壓會隨著(zhu)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)過程逐漸(jian)降低，當電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓降至2.5V時，其容量(liang)已被完全放(fang)光(guang)，此時如果讓電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)繼續(xu)對負載(zai)(zai)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)，將(jiang)造成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)永(yong)久(jiu)性損(sun)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(yu)在(zai)過(guo)放(fang)電保護狀(zhuang)態(tai)下電池(chi)電壓不能再(zai)降低，因(yin)此(ci)要求保護電路的(de)消(xiao)耗(hao)電流極小(xiao)，此(ci)時控制(zhi)IC會進入低功耗(hao)狀(zhuang)態(tai)，整個(ge)保護電路耗(hao)電會小(xiao)于(yu)0.1μA。

在控(kong)制IC檢測到(dao)電(dian)池電(dian)壓低于(yu)2.3V至發(fa)出(chu)關斷(duan)V1信號之間，也有(you)一段延時時間，該(gai)延時時間的(de)長短由C3決定，通常設為100毫(hao)秒(miao)左右，以避免因干(gan)擾而造成誤判斷(duan)。

4、過電流保護(hu)

由(you)于(yu)鋰(li)離子(zi)電(dian)池的化學(xue)特(te)性(xing)，電(dian)池生產廠家規定了其(qi)放電(dian)電(dian)流最大不能超過2C（C=電(dian)池容量(liang)/小時），當電(dian)池超過2C電(dian)流放電(dian)時，將(jiang)會(hui)導(dao)致電(dian)池的永久性(xing)損壞(huai)或出現安全問題(ti)。

電(dian)(dian)池在對負載正常放電(dian)(dian)過程中(zhong)(zhong)，放電(dian)(dian)電(dian)(dian)流在經(jing)過串聯的(de)(de)2個(ge)(ge)MOSFET時，由(you)于MOSFET的(de)(de)導(dao)(dao)通阻抗，會(hui)在其兩端產生(sheng)一個(ge)(ge)電(dian)(dian)壓，該(gai)(gai)電(dian)(dian)壓值(zhi)U=I*RDS*2, RDS為單個(ge)(ge)MOSFET導(dao)(dao)通阻抗，控(kong)制IC上的(de)(de)“V-"腳對該(gai)(gai)電(dian)(dian)壓值(zhi)進行檢測，若負載因(yin)某種原因(yin)導(dao)(dao)致異(yi)常，使回(hui)路(lu)電(dian)(dian)流增(zeng)大，當回(hui)路(lu)電(dian)(dian)流大到使U>0.1V（該(gai)(gai)值(zhi)由(you)控(kong)制IC決定，不同的(de)(de)IC有(you)不同的(de)(de)值(zhi)）時，其“DO"腳將由(you)高電(dian)(dian)壓轉(zhuan)變為零(ling)(ling)電(dian)(dian)壓，使V1由(you)導(dao)(dao)通轉(zhuan)為關(guan)斷，從而(er)切(qie)斷了放電(dian)(dian)回(hui)路(lu)，使回(hui)路(lu)中(zhong)(zhong)電(dian)(dian)流為零(ling)(ling)，起到過電(dian)(dian)流保護作(zuo)用(yong)。

在(zai)控制(zhi)IC檢(jian)測到(dao)過電流發生至發出關斷V1信號之間，也有一段延時時間，該延時時間的長短(duan)由C3決(jue)定(ding)，通常為13毫秒左右，以避免因干(gan)擾而造成誤判(pan)斷。

在(zai)上述控制過程中可知，其過電(dian)流檢測值(zhi)大(da)小不僅取決(jue)(jue)于(yu)控制IC的(de)控制值(zhi)，還(huan)取決(jue)(jue)于(yu)MOSFET的(de)導通阻(zu)抗，當MOSFET導通阻(zu)抗越(yue)大(da)時，對同樣的(de)控制IC，其過電(dian)流保護值(zhi)越(yue)小。

5、短(duan)路保護

電(dian)(dian)池在對負(fu)載放(fang)電(dian)(dian)過(guo)程中，若回路電(dian)(dian)流(liu)(liu)大到使U>0.9V（該(gai)值(zhi)由(you)控(kong)制IC決定(ding)，不同(tong)(tong)的IC有不同(tong)(tong)的值(zhi)）時，控(kong)制IC則判(pan)斷(duan)為(wei)負(fu)載短(duan)路，其“DO"腳將迅速由(you)高電(dian)(dian)壓(ya)轉變為(wei)零電(dian)(dian)壓(ya)，使V1由(you)導通轉為(wei)關(guan)斷(duan)，從(cong)而切斷(duan)放(fang)電(dian)(dian)回路，起(qi)到短(duan)路保護作用。短(duan)路保護的延時時間極短(duan)，通常小于7微秒。其工作原理與過(guo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)保護類似(si)，只是判(pan)斷(duan)方法不同(tong)(tong)，保護延時時間也(ye)不一樣。

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保護原理與之類似，在此不再贅述，上面電路中所用的控制IC為日本理光公司的R5421系列，在實際的電池保護電路中，還有許多其它類型的控制IC，如日本精工的S-8241系列、日本MITSUMI的MM3061系列、臺灣富晶的FS312和FS313系列、臺灣類比科技的AAT8632系列等等，其工作原理大同小異，只是在具體參數上有所差別，有些控制IC為了節省外圍電路，將濾波電容和延時電容做到了芯片內部，其外圍電路可以很少，如日本精工的S-8241系列。 除了控制IC外，電路中還有一個重要元件，就是MOSFET，它在電路中起著開關的作用，由于它直接串接在電池與外部負載之間，因此它的導通阻抗對電池的性能有影響，當選用的MOSFET較好時，其導通阻抗很小，電池包的內阻就小，帶載能力也強，在放電時其消耗的電能也少。

隨著科技的(de)(de)發展(zhan)，便攜(xie)式設備的(de)(de)體(ti)積(ji)越做越小，而隨著這種趨勢(shi)，對鋰離(li)子電(dian)池(chi)的(de)(de)保(bao)(bao)護電(dian)路體(ti)積(ji)的(de)(de)要求也越來越小，在這兩年已(yi)出現了將控(kong)制(zhi)IC和MOSFET整合成一顆保(bao)(bao)護IC的(de)(de)產品(pin)，如(ru)DIALOG公司的(de)(de)DA7112系列(lie)，有的(de)(de)廠家甚(shen)至將整個保(bao)(bao)護電(dian)路封(feng)裝成一顆小尺寸的(de)(de)IC，如(ru)MITSUMI公司的(de)(de)產品(pin)。