電池電路工作原理電池電路工作原理
電池電路工作原理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都處於導通狀
態，電池可以自由地進行充電和放電，由於mosfet的導通阻抗很小，通常小於30毫歐，
因此其導通電阻對電路的效能影響很小。7|此狀態下保護電路的消耗電流為μa級，通常小
於7μa。
2、過充電保護
鋰離子電池要求的充電方式為恆流/恆壓，在充電初期，為恆流充電，隨著充電過程，
電壓會上公升到4.2v(根據正極材料不同，有的電池要求恆壓值為4.1v)，轉為恆壓充電，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
後繼續恆流充電，此時電池電壓仍會繼續上公升，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，
從而切斷了充電迴路，使充電器無法再對電池進行充電，起到過充電保護作用。而此時由於
v2自帶的體二極體vd2的存在，電池可以通過該二極體對外部負載進行放電。
在控制ic檢測到電池電壓超過4.28v至發出關斷v2訊號之間，還有一段延時時間，
該延時時間的長短由c3決定，通常設為1秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。
3、過放電保護
電池在對外部負載放電過程中，其電壓會隨著放電過程逐漸降低，當電池電壓降至2.5v
時，其容量已被完全放光，此時如果讓電池繼續對負載放電，將造成電池的永久性損壞。
在電池放電過程中，當控制ic檢測到電池電壓低於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
切斷了放電迴路，使電池無法再對負載進行放電，起到過放電保護作用。而此時由於v1自
帶的體二極體vd1的存在，充電器可以通過該二極體對電池進行充電。
由於在過放電保護狀態下電池電壓不能再降低，因此要求保護電路的消耗電流極小，此
時控制ic會進入低功耗狀態，整個保護電路耗電會小於0.1μa。
在控制ic檢測到電池電壓低於2.3v至發出關斷v1訊號之間，也有一段延時時間，該
延時時間的長短由c3決定，通常設為100毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。
4、過電流保護
由於鋰離子電池的化學特性，電池生產廠家規定了其放電電流最大不能超過2c（c=電
池容量/小時），當電池超過2c電流放電時，將會導致電池的永久性損壞或出現安全問題。
電池在對負載正常放電過程中，放電電流在經過串聯的2個mosfet時，由於mosfet的導通阻抗，會在其兩端產生乙個電壓，該電壓值u=i*rds*2, rds為單個mosfet導通
阻抗，控制ic上的「v-"腳對該電壓值進行檢測，若負載因某種原因導致異常，使迴路電流
增大，當迴路電流大到使u>0.1v（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，從而切斷了放電迴路，使迴路中電流
為零，起到過電流保護作用。
在控制ic檢測到過電流發生至發出關斷v1訊號之間，也有一段延時時間，該延時時
間的長短由c3決定，通常為13毫秒左右，以避免因干擾而造成誤判斷。
在上述控制過程中可知，其過電流檢測值大小不僅取決於控制ic的控制值，還取決於
mosfet的導通阻抗，當mosfet導通阻抗越大時，對同樣的控制ic，其過電流保護值
越小。5、短路保護
電池在對負載放電過程中，若迴路電流大到使u>0.9v（該值由控制ic決定，不同的
ic有不同的值）時，控制ic則判斷為負載短路，其「do"腳將迅速由高電壓轉變為零電壓，
使v1由導通轉為關斷，從而切斷放電迴路，起到短路保護作用。短路保護的延時時間極短，
通常小於7微秒。其工作原理與過電流保護類似，只是判斷方法不同，保護延時時間也不
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，還有許多其它型別的控制ic，如日本精工的s-8241系列、日本
mitsumi的mm3061系列、台灣富晶的fs312和fs313系列、台灣模擬科技的aat8632
系列等等，其工作原理大同小異，只是在具體引數上有所差別，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晶元內部，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，電路中還有乙個重要元件，就是mosfet，它在電路中起著開關的
作用，由於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效能有影響，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。
隨著科技的發展，可攜式裝置的體積越做越小，而隨著這種趨勢，對鋰離子電池的保護
電路體積的要求也越來越小，在這兩年已出現了將控制ic和mosfet整合成一顆保護ic
的產品，如dialog公司的da7112系列，有的廠家甚至將整個保護電路封裝成一顆小尺
寸的ic，如mitsumi公司的產品。
鋰電池保護電路工作原理
中心議題 鋰電池過充電保護工作原理鋰電池過放電保護鋰電池過電流保護鋰電池短路保護 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都處於導通狀態，電池可以自由地進行充電和放電，由於mo...
電池工作原理
你可以製作的最簡單的電池或許稱作鋅碳電池。通過了解該電池內部發生的化學反應，你可以對電池的基本工作原理有所了解。假設有一瓶硫酸 h2so4 將鋅棒放入其中後，硫酸會立即將鋅棒溶解。隨後會看到鋅棒上生成了氫氣氣泡，此時鋅棒和硫酸將開始變熱。下面介紹了所發生的化學反應 硫酸分子離解為三個離子 兩個h 離...
鋰電池充電電路及原理簡介
鋰離子電池的原理及充電器 鋰離子電池是前幾年出現的金屬鋰蓄電池的替代產品，它的陽極採用能吸藏鋰離子的碳極，放電時，鋰變成鋰離子，脫離電池陽極，到達鋰離子電池陰極。鋰離子在陽極和陰極之間移動，電極本身不發生變化。這是鋰離子電池與金屬鋰電池本質上的差別。鋰離子電池的陽極為石墨晶體，陰極通常為二氧化鋰。充...