锂电池为何需要保护板

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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.

防止电瓶受到外力挤压发生危险的物理反应。

锂电池需要保护板的原因主要有以下几点：
保护电池安全
锂电池的化学性质比较活泼，如果在使用过程中出现过充、过放、短路等情况，可能会对电池造成损害或引发安全问题，如电池起火或爆炸。保护板能够监测电池的电压、电流等参数，并在异常情况发生时迅速切断电路，避免电池内部产生不可逆的化学反应和热量积聚，从而保护电池和设备的安全。
延长电池寿命
保护板可以监测电池的电压和电流，避免电池过充、过放和短路等问题，这些问题会导致电池性能下降、寿命缩短。通过有效控制电池的充放电状态，保护板有助于延长电池的使用寿命。
提升设备性能
保护板能够确保锂电池在异常情况下及时切断电路，避免对设备造成损害。这有助于提高设备的稳定性和可靠性，延长设备的使用寿命。
适应不同的使用条件
保护板可以根据不同的电池类型和设备需求，调整其保护参数，以适应不同的使用条件。例如，有些保护板可以实现远程监控、数据分析和故障诊断等功能，提升电池系统的管理效率和安全性。
综上所述，锂电池保护板对于提高安全性、延长电池寿命、提升设备性能具有重要意义。在选择合适的锂电池保护板时，需要考虑输入电压范围、输出电压范围、最大放电电流、过充、过放、短路保护功能、尺寸和重量等因素，并选择品质可靠、耐用的保护板，以及关注售后服务，以确保使用安全和使用寿命。

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茅箭区13920437030： 锂电池为什么要加保护板才能用? - ？
吉盼枸橼： 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.

茅箭区13920437030： 为什么锂电池需要锂电池保护板的辅助? - ？
吉盼枸橼： 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...

茅箭区13920437030： 电池上端为什么要用那块电路板? - ？
吉盼枸橼： 你说的应该是锂电池,那块电路板是保护电池防止过充电和过放电的,因为锂电过充电和过放电都会引起电池损坏,过充电甚至会引起电池鼓起发生爆炸的危险,所以一般锂电池都会使用保护板

茅箭区13920437030： 锂电池组的保护板存在的意义? - ？
吉盼枸橼： 一、保护板的构成 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规定值时,它立刻(数十毫秒)控制MOS开关关...

茅箭区13920437030： 锂电池保护板的作用功能有哪些? - ？
吉盼枸橼： 达锂锂电池保护板有过充保护、放电保护、过流保护、短路保护,集成方案的保护板还有掉线保护,此外还可以选配均衡、温控和软开关功能

茅箭区13920437030： 锂电池不是有保护电路吗?为什么还要防止电池过充? - ？
吉盼枸橼： 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.

茅箭区13920437030： 聚合物锂电池带保护板是什么意思?保护什么的? - ？
吉盼枸橼： 锂电池都是需要保护板进行保护的,这是因为锂电池的特性所决定的. 由于锂电池一般的工作电压范围在2V-4V之间,一般就能够放出所有容量了;超过此范围继续充电或放电会使电池过充或过放,导致电池失效; 另外,由于电池在操作中会意外短路和挤压,所以需要保护板进行保护

茅箭区13920437030： 电池保护板的介绍 - ？
吉盼枸橼： 电池保护板,顾名思义锂电池保护板主要是针对可充电(一般指锂电池)起保护作用的集成电路板. 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带采样电阻的保护板和一片电流保险器出现.

茅箭区13920437030： 电动车锂电池显示60%却突然没电了 ？
吉盼枸橼： 应该是锂电池保护板的保护动作所致.锂电池虽然有很多优点,但也有致命的缺点,就是抗过充和过放电能力弱,充电过度、放电过度、过大的电流充电和放电都会使电池...

茅箭区13920437030： 锂电池不用保护板充电行么 ？
吉盼枸橼： 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,...