锂电池为什么要保护

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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总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。

　　锂电池保护功能

　　锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件协同完成，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，及时控制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。

　　普通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FUSE、PTC、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，使电芯与外电路导通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻控制MOS开关关断，保护电芯的安全。

　　在保护板正常的情况下，Vdd为高电平，Vss，VM为低电平，DO、CO为高电平，当Vdd，Vss，VM任何一项参数变换时，DO或CO端的电平将发生变化。

　　锂电池保护板原理

　　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总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。

　　锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件协同完成，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，及时控制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。

　　普通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FUSE、PTC、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，使电芯与外电路导通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻控制MOS开关关断，保护电芯的安全。

　　锂电池保护板原理详细分析

　　在保护板正常的情况下，Vdd为高电平，Vss，VM为低电平，DO、CO为高电平，当Vdd，Vss，VM任何一项参数变换时，DO或CO端的电平将发生变化。

　　1、过充电检出电压：在通常状态下，Vdd逐渐提升至CO端由高电平变为低电平时VDD-VSS间电压。

　　2、过充电解除电压：在充电状态下，Vdd逐渐降低至CO端由低电平变为高电平时VDD-VSS间电压。

　　3、过放电检出电压：通常状态下，Vdd逐渐降低至DO端由高电平变为低电平时VDD-VSS间电压。

　　4、过放电解除电压：在过放电状态下，Vdd逐渐上升到DO端由低电平变为高电平时VDD-VSS间电压。

　　5、过电流1检出电压：在通常状态下，VM逐渐升至DO由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。

　　6、过电流2检出电压：在通常状态下，VM从OV起以1ms以上4ms以下的速度升到DO端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。

　　7、负载短路检出电压：在通常状态下，VM以OV起以1μS以上50μS以下的速度升至DO端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。

　　8、充电器检出电压：在过放电状态下，VM以OV逐渐下降至DO由低电平变为变为高电平时VM-VSS间电压。

　　9、通常工作时消耗电流：在通常状态下，流以VDD端子的电流（IDD）即为通常工作时消耗电流。

　　10、过放电消耗电流：在放电状态下，流经VDD端子的电流（IDD）即为过流放电消耗电流。

　　典型的锂电池保护电路

　　由于锂电池的化学特性，在正常使用过程中，其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应，但在某些条件下，如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应，该副反应加剧后，会严重影响电池的性能与使用寿命，并可能产生大量气体，使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题，因此所有的锂电池都需要一个保护电路，用于对电池的充、放电状态进行有效监测，并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害

　　下图为一个典型的锂电池保护电路原理图。

　　锂电池保护板原理详细分析

　　如上图所示，该保护回路由两个MOSFET（V1、V2）和一个控制IC（N1）外加一些阻容元件构成。控制IC负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C3为延时电容，该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能，其工作原理分析如下：

　　1、正常状态

　　在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压，两个MOSFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。此状态下保护电路的消耗电流为μA级，通常小于7μA。

　　2、过充电保护

　　锂离子电池要求的充电方式为恒流／恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4．2V（根据正极材料不同，有的电池要求恒压值为4．1V），转为恒压充电，直至电流越来越小。电池在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使电池电压超过4．2V后继续恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充电至超过4．3V时，电池的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现安全问题。在带有保护电路的电池中，当控制IC检测到电池电压达到4．28V（该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值）时，其“CO”脚将由高电压转变为零电压，使V2由导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电器无法再对电池进行充电，起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的体二极管VD2的存在，电池可以通过该二极管对外部负载进行放电。在控制IC检测到电池电压超过4．28V至发出关断V2信号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为1秒左右，以避免因干扰而造成误判断。

　　3、短路保护

　　电池在对负载放电过程中，若回路电流大到使U＞0．9V（该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值）时，控制IC则判断为负载短路，其“DO”脚将迅速由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断放电回路，起到短路保护作用。短路保护的延时时间极短，通常小于7微秒。其工作原理与过电流保护类似，只是判断方法不同，保护延时时间也不一样。除了控制IC外，电路中还有一个重要元件，就是MOSFET，它在电路中起着开关的作用，由于它直接串接在电池与外部负载之间，因此它的导通阻抗对电池的性能有影响，当选用的MOSFET较好时，其导通阻抗很小，电池包的内阻就小，带载能力也强，在放电时其消耗的电能也少。

　　4、过电流保护

　　由于锂离子电池的化学特性，电池生产厂家规定了其放电电流最大不能超过2C（C＝电池容量／小时），当电池超过2C电流放电时，将会导致电池的永久性损坏或出现安全问题。电池在对负载正常放电过程中，放电电流在经过串联的2个MOSFET时，由于MOSFET的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，该电压值U＝I＊RDS＊2，RDS为单个MOSFET导通阻抗，控制IC上的“V－”脚对该电压值进行检测，若负载因某种原因导致异常，使回路电流增大，当回路电流大到使U＞0．1V（该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值）时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使回路中电流为零，起到过电流保护作用。在控制IC检测到过电流发生至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常为13毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。在上述控制过程中可知，其过电流检测值大小不仅取决于控制IC的控制值，还取决于MOSFET的导通阻抗，当MOSFET导通阻抗越大时，对同样的控制IC，其过电流保护值越小。

　　5、过放电保护

　　电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当电池电压降至2．5V时，其容量已被完全放光，此时如果让电池继续对负载放电，将造成电池的永久性损坏。在电池放电过程中，当控制IC检测到电池电压低于2．3V（该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值）时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到过放电保护作用。而此时由于V1自带的体二极管VD1的存在，充电器可以通过该二极管对电池进行充电。由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低，因此要求保护电路的消耗电流极小，此时控制IC会进入低功耗状态，整个保护电路耗电会小于0．1μA。在控制IC检测到电池电压低于2．3V至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为100毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断.

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北戴河区13420102521： 锂电池为什么要加保护板才能用? - ？
象炊妥布： 因为整组的锂电池的充放电不好平衡,只能加上保护板控制,确保每只电池的充电和放电的电压一至.另外保护板也有限流的作用,避免大电流放电或充电对电池产生的损害.

北戴河区13420102521： 锂电保护电路的作用是什么? - ？
象炊妥布： 锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿 命高、高电压电池和自放电率低等优点,必须考虑充电、放电时的安全性,以防止特性劣化.针对锂电池的过充、过度放电、过 电流及短路保护很重要,所以通常都会在电池包内设计保护...

北戴河区13420102521： 为什么锂电池需要锂电池保护板的辅助? - ？
象炊妥布： 锂电池的使用在我们的生活中已经频频见惯,不管是我们的笔记本电脑,以及摄像机,甚至是我们最普及的手机,都需要的锂电池的电源供给,来达到使用的效果.所以,锂电池已经和我们的生活紧密相连了. 说到锂电池,往往都会连带到锂电...

北戴河区13420102521： 锂电池不是有保护电路吗?为什么还要防止电池过充? - ？
象炊妥布： 锂电池保护板的作用就是为了保证电池不过充过放,当电池过充时,保护板的充电管会自动断开,停止充电,这需要一个延时动作,反复的过充会造成瞬间识别错误,导致过充后才断开充电管,或者反复的保护导致保护板损坏.

北戴河区13420102521： 对锂电池应该怎样保护? - ？
象炊妥布： 保护锂电池的方法有1:千万不要短路电池,因为这样很可能会烧毁电池.2:要对电池全充全放,就是说每次使用电池一定要把电池里面的电量用完在充电,每次充电一定要把电池充满在用.这是因为锂电池也有记忆性,如果不全充全放电池会记忆一定的电量,而这部分电量会占据电池一定的容量,而这部分电量是不可被利用的,这就使得一部分不能被用的电量占据一部分电池的容量,从而导致电池的容量减少.在有一块电池的寿命是又充电次数决定的.所以要充分利用每一次充电后的电量.

北戴河区13420102521： 18650锂电池,带电池保护板与不带保护板怎么识别? - ？
象炊妥布： 18650锂电池,带电池保护板与不带保护板怎么识别?18650电池是充电锂电池一定要带电池保护板的,18650本身是单节电芯,只是半成品!用在机器上是需要加保护板的,保护板的作用在于电池在于电池充放电的时候起到安全的作用!好的保护板也可以延长电池的使用寿命! 18650锂电池,带电池保护板与不带保护板,区别如下: 1、不带板的电芯是65mm高度,加板的是69-71mm. 2、放电到2.0V,如果电池到了2.4V就不放电了,说明有保护板.

北戴河区13420102521： 手机锂电池为什么要保护电路?以及它的作用?(请诸位无需复制)？
象炊妥布： 有电路才能发生化学反应,才能充电和放电

北戴河区13420102521： 手电筒的锂电要保护板吗 - ？
象炊妥布： 因为锂电不能过放电,不然会导致不能充电,保护板是在电池放电电压低过2.75V断电保护.其实要不要保护板看个人的或者使用环境和方式(比如说电池串联)来决定的.参考一下吧.

北戴河区13420102521： 电池为什么有保护电压 - ？
象炊妥布： 没有保护的电压证明电池内的保护板功能正常(但过放存在误差) 进入保护状态将输出锁上,因为电池已放电到最低安全电位,如果不锁上继续放电就有可能令电池永久报废. 这是由铅酸蓄电池的放电特性所决定的,当电池单格电压在2.1-1.7伏这个区间时,电池的特性是硬的,也就是说电池能输出达到额定电流而电压保持稳定,当使用到单格电压到1.7伏时,电池的带负载能力将急剧下降,电压很快降到0伏,这就是电池电压只能用到10.5伏左右的原因.

北戴河区13420102521： 某些平板电脑锂电池为什么会有低温保护设置呢? - ？
象炊妥布： 低温保护就是在气温过低的情况下,电池中的金属锂会产生沉积现象,不再和物质发生化学反应,从而发生电池内部短路的情况. 低温保护是锂电池的一种'自我保护'机制 一般来说,手机锂离子电池的低温保护在0℃左右,笔记本电脑低温保护在5℃左右,这是由于两者电池中的化学反应物质不同造成的.“笔记本的电池容量要比手机大得多,电池容量越大,在低温环境下强行充电更易发生危险,因此安全系数较高