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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(zhǎng)不加以控制，那么這個(gè)奶可能會(huì)被喝光，類似電池過放；
2，如果家長(zhǎng)一直不給孩子喝奶，這個(gè)奶就會(huì)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(hù)；
對(duì)于鋰電池，如果不能夠科學(xué)喂奶、喝奶，除了可能降低電池使用壽命，有時(shí)可能會(huì)造成電池爆燃、爆炸等危險(xiǎn)場(chǎng)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(huì)有一個(gè)專用的保護(hù) PCB 板，與電池單元封裝在一起。在它的保護(hù)下，可以控制鋰電池的輸出電壓在一個(gè)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(dǎo)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(hù)板的鋰電池
鋰電池保護(hù)板
在鋰電池保護(hù)板上通常集成有控制 IC、MOS 管、電阻電容、保險(xiǎn)絲 FUSE 等組成，如下圖所示。
▲ 常見到的鋰電池保護(hù)板電路圖
圖中的兩個(gè) 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(duì)外界口中，TH 為溫度檢測(cè)，內(nèi)部是一個(gè) 10K NTC 接到電池負(fù)極；ID 是電池在位檢測(cè)，一般是 47K/10K 電阻接到電阻負(fù)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(hù)
當(dāng)電池充電時(shí)，電流從電池包的正極流入，經(jīng)過 FUSE 后從負(fù)極流出，最下方的兩個(gè) MOS 管均是導(dǎo)通狀態(tài)。如下圖紅色箭頭所示方向：
▲ 電池充電時(shí)電流方向如箭頭所示
充電時(shí)，控制 IC X1 會(huì)時(shí)刻監(jiān)測(cè)第 5 腳 VDD 和第 6 腳 VSS 之間的電壓，當(dāng)這個(gè)電壓大于等于過充截止電壓且滿足過充電壓的延時(shí)時(shí)間時(shí)，X1 會(huì)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(gè)時(shí)候，電池只能放電。
當(dāng)下面兩個(gè)條件滿足其一時(shí)，便可以解除充電保護(hù)：：1，電芯兩端的電壓下降到保護(hù) IC 的過充恢復(fù)電壓。2，在電池包得輸出端加負(fù)載放電，放電到電壓小于過充保護(hù)電壓。
過放保護(hù)
電池兩端向負(fù)載輸出電流時(shí)，電流按照下圖的紅色箭頭流動(dòng)。
▲ 電池放電時(shí)電流方向如箭頭所示
放電池，控制芯片 IC X1 將會(huì)通過第 5 管腳檢測(cè) C1 上的電壓。當(dāng)這個(gè)電壓小于放電截止電壓后并持續(xù)一段時(shí)間，控制 IC 將會(huì)通過 DO 管腳控制 Q1 截止，此時(shí)放電回路被切斷。
當(dāng)下面條件滿足時(shí)，IC X1 接觸過放保護(hù)：拿掉負(fù)載，給電池包充電，當(dāng) VM-VDD 之間的電壓達(dá)到過放恢復(fù)電壓值時(shí)，控制 IC X1 會(huì)重新打開 MOS 管 Q1。
過流 / 短路保護(hù)
過流保護(hù)則是通過 IC X1 第 2 管腳（VM）檢測(cè)流經(jīng)控制 MOS 管電壓。如果該電壓過大并持續(xù)一定時(shí)間，控制 IC 將會(huì)關(guān)閉 Q1，斷開放電回路。將輸出端負(fù)載拿掉，控制 IC 會(huì)自動(dòng)將 Q1 重新打開。
▲ 保護(hù)電流為 21A 鋰電池保護(hù)板
過流保護(hù)電壓 VM 常常在 0.1 ~ 0.2V，這個(gè)數(shù)值與 IC 的型號(hào)有關(guān)。
過流保護(hù)數(shù)值除了與 VM 有關(guān)之外，也和 Q1,Q2 兩個(gè) MOS 管的導(dǎo)通電阻有關(guān)系。如果 MOS 管的導(dǎo)通內(nèi)阻越大，保護(hù)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(hù)的電流應(yīng)為：0.15V/（0.02*2）=3.75A。
控制 IC 失效時(shí) FUSE 保護(hù)
有的保護(hù)板里面會(huì)加上保險(xiǎn)絲，在控制 IC 失效之后，起到一個(gè)二級(jí)保護(hù)作用，避免更壞的結(jié)果，當(dāng)然也會(huì)增加成本。
▲ 保護(hù)電流為 100A 鋰電池保護(hù)板
