锂电池及其保护电路

锂电池及其保护电路

         

本文介绍锂电池电芯，及其相关的保护电路和电源管理芯片的相关知识。

如下内容：

1、锂电池电芯

2、锂电池保护电路

3、锂电池充电管理芯片和相关电源管理芯片（略）

         

         

11   锂电池电芯和电池简介

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1、电感电芯是什么？和锂电池有什么关系？

         

         

一提锂电池大家都知道，电池串并联组成的电池组就叫锂电池，而电芯是什么呢？甚至提到电芯大家都没听说过！下面我来告诉你电芯是什么！

电芯

电芯指单个含有正、负极的电化学电芯，一般不直接使用。区别于电池含有保护电路和外壳，可以直接使用。电池的组成是这样的：电芯+保护电路板。电池去除保护电路板就是电芯了。

锂电池主要由两大块构成，电芯和保护板，保护板主要由保护芯片（或管理芯片）、MOS管、电阻、电容和PCB板等构成；电芯相当于锂电池的心脏，管理系统相当于锂电池的大脑，电芯主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和外壳构成。两者之间存在一定的差异，自然大小也不一样了。电芯是半成品，不能直接当电池用，只是提供动力的，需要配上保护电路，加上外壳包装组成一个成品电池。

         

所以！电芯其实就是锂电池组当中的单个电池！加上保护电路板或者控制板就是电池了。

有的锂电池厂家出厂就自带了保护板了（大部分是默认没带保护板），有的锂电池没，就需要加入保护锂电池保护IC的电池保护板。

         

 2、锂电池常用规格

包括电池电压，电池容量，尺寸规格等。

1） 单节的锂电池为3.7V锂电池（也叫4.2V）和3.8V锂电池（也叫4.35V）

2） 两节的锂电池串联7.4V锂电池（也叫8.4V）

3） 三节的锂电池保串联11.1V锂电池（也叫12.6V）

         

         

12   锂电池保护电路

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我们常见的锂电池块儿，里面往往有一个长条的线路板，这个电路板就是锂电池的保护板，它具有过充保护、短路保护、过流保护、过放保护功能。

保护板电路架构：通常是保护芯片+MOSFET（8205A6或者8205A8）。由于是外置MOS，过充电电流和过放电电流可通过很多个MOS并联来提高，这是最常见的。也有内置MOSFET的锂电池保护芯片，电路简单， 过充电电流和过放电电流一般不会特别大。

下图常用锂电池保护电路：

         

锂电池保护电路图

正常状态下电路中锂电池保护IC (R5402N163KD)的“Cout”与“Dout”脚都输出高电压，两个MOSFET管都导通，电路可以自由充电和放电，处于正常工作状态。

过充保护，当充电过充时，锂电池端电压超过4.28V（该值由控制IC设计参数决定），“Cout”充电控制脚输出低电平，使MOSFET管2断开，虽VD1及MOSFET管1导通，但MOSFET管2截止断开及VD2反偏，使充电停止，防止了过充。由于有VD2的存在使放电不受影响。

短路保护，当放电回路短路时，MOSFET管2的S2端压降会变大，当U>0.9V时通过R2至2脚CS端的反馈，控制IC T1的1脚“Dout”输出低电平，关断MOSFET管1，使放电迅速停止，保护了锂电池。

过流保护，过电流保护也是采样至该脚，与短路保护是一个采样电路，只是当U>0.9V时是迅速关断，延时极短，而当U>0.1V时，延时稍长些，避免了误触发。

过放保护，当过放时，锂电池端电压<2.3V（该值由控制IC设计参数决定），“Dout”脚输出低电平，MOSFET管1关断，放电停止，由于有VD1的存在不影响充电。