锂电池是否需要保护板

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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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永定县13211676947： 锂电池不用保护板充电行么 ？
况阁冠通： 不用保护板充电,是可以的.但是不用保护板充电,对锂电池的保护作用就没有了,这样就会影响锂电池的使用寿命和充电安全.所以不建议采用没有保护板的充电方式,...

永定县13211676947： 头灯锂电池有带保护板块吗 - ？
况阁冠通： 有.一般来说,没有保护板的锂电池是不允许使用的,因为锂电池是一种很危险的电池,稍有不慎有可能引发灾难性的后果,比如起火或者爆炸,因此一般要求锂电池必须有一个专用的安全保护电路,在特殊情况下(比如负载短路、过充电等等)切断电池回路.

永定县13211676947： 锂电池不带保护板能充电吗? - ？
况阁冠通： 没有保护板可以充电,用带有充电截止电压保护的专用充电器就可以很安全的充电了.

永定县13211676947： 锂电池用保护板ic吗 - ？
况阁冠通： 您好 锂电池本身已经有电路保护功能,所以就不用保护板了,电池内部其实已经有了 担心充电过度,可以使用软件控制电流 然后建议您到官网下载腾讯手机管家 使用腾讯手机管家——健康优化——电池健康——打开后就可以自动为您省电延长使用时间,在接入电源的情况下,会自动将充电分为涓流充电、快速充电、稳定充电3个阶段,这样可以控制电流,保证每次充电都合理的对电池进行保养,省电功能可以省掉75%电量

永定县13211676947： 手机锂电池有保护板吗？
况阁冠通： 所有的手机电池都有保护板.这是由锂电池的特性决定的,锂电池充放电截止电压是4.2-3.0V,再找个电压范围之外都会对电池造成危害,严重的甚至会导致爆炸,因此手机锂电池,包过所有锂电池都必须有保护板,一般是封装在电池里,就在那个金手指部分.

永定县13211676947： 锂聚合物电池不需要用保护板吗? - ？
况阁冠通： 你从哪里听说这个的?告诉你,聚合物锂电池要保护板,要保护板,要保护板!!!

永定县13211676947： 锂电池,一定要保护电路才能使用吗? - ？
况阁冠通： 有保护电路最好,如果是裸电池(无保护电路),在充电时最好串联一个电阻,是得充电电流为电池容量的10%左右; 例如,2000mAh(毫安时)的电池,齐充电电流应该不大于200mA(=2000/10).

永定县13211676947： 锂电池为什么要加保护板才能用? - ？
况阁冠通： 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.

永定县13211676947： 十串4并锂电池组加大容量需换保护板吗? - ？
况阁冠通： 增加锂电池组容量,不影响保护板的工作. 只要电池组电压 和 电池组工作电流(例如用于同一个用电器) 没有变,就不需要更换保护板.

永定县13211676947： 手电筒的锂电要保护板吗 - ？
况阁冠通： 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.