單節(jié)鋰電池的正常輸出電壓約為3.7V，可直接作為手機(jī)、MP3/MP4及部分小屏幕的平板電腦的電源。對于需要較高電壓的電器而言，如移動DVD/EVD或大屏幕平板電腦，這時可用多節(jié)鋰電池串聯(lián)得到所需電壓，如一款需11.1V供電的平板電腦，則配用電池組件為三塊串聯(lián)的鋰電池。單節(jié)鋰電池與多節(jié)串聯(lián)鋰電池的保護(hù)電路有所不同，下面分別舉例分析。

       1．單節(jié)鋰電池保護(hù)電路

　　單節(jié)鋰電池充放電保護(hù)電路的具體組成方案較多，但工作原理相差不大，下面以在手機(jī)中用得較多的一種電路為例進(jìn)行分析，供參考。

　　該電路的控制芯片為DW01（或312F） ， MOS開關(guān)管為8205A，如圖6所示，B＋、B-分別是接電芯的正、負(fù)極；P＋、P -分別是保護(hù)板輸出的正、負(fù)極； T為溫度電阻（NTC）端口，一般需要與用電器的CPU配合才能進(jìn)行保護(hù)控制。

　　DWO1或312F是一款鋰電池保護(hù)芯片，內(nèi)置有高精確度的電壓檢測與時間延遲電路，主要參數(shù)如下：過充檢測電壓為3V，過充釋放電壓為4.05V；過放檢測電壓為2.5V，過放釋放電壓為3.0V ；過流檢測電壓為5V，短路電流檢測電壓為1.0V；DW01允許電池輸出的最大電流是3.3A。該芯片的引腳功能見表1。

　　

　?。?）正常工作

　　該保護(hù)板的電路如圖7所示，當(dāng)電芯電壓在2.5V～4.3V之間時，DW01的①、③腳均輸出高電平（等于供電電壓），②腳電壓為0V。此時8205A內(nèi)的兩只N溝道場效應(yīng)管Q1、Q2均處于導(dǎo)通狀態(tài)，由于8205A的導(dǎo)通電阻很小，相當(dāng)于D、S極間直通，此時電芯的負(fù)極與保護(hù)電路的P-端相當(dāng)于直接連通，保護(hù)電路有電壓輸出，其電流回路如下：B＋→P＋→負(fù)載。P-→8205A的②、③腳→8205A的①腳→8205A的⑧腳→8205A的⑥、⑦腳→B-。

　　

　　【提示】在此電路中，8205A內(nèi)部場效應(yīng)管Q1、Q2可等效為兩只開關(guān)，當(dāng)Q1或Q2的G極電壓大于1V時，開關(guān)管導(dǎo)通，D、S間內(nèi)阻很小（數(shù)十毫歐姆），相當(dāng)于開關(guān)閉合；當(dāng)G極電壓小于0.7V時，開關(guān)管截止，D、S極間的導(dǎo)通內(nèi)阻很大（幾兆歐姆），相當(dāng)于開關(guān)斷開。

　?。?）過放電保護(hù)

　　當(dāng)電芯通過外接的負(fù)載進(jìn)行放電時，電芯兩端的電壓將慢慢降低，同時DW01內(nèi)部將通過電阻R1實時監(jiān)測電芯電壓，當(dāng)電芯電壓下降到2.3V（通常稱為過放保護(hù)電壓）時，DWO1認(rèn)為電芯已處于過放電狀態(tài)，其①腳電壓變?yōu)?， 8205A內(nèi)Q1截止，此時電芯的B-與-之間處于斷開狀態(tài)，即電芯的放電回路被切斷，電芯將停止放電。

　　進(jìn)入過放電保護(hù)狀態(tài)后，電芯電壓會上升，若能上升到IC的門限電壓（一般為3.1V，通常稱為過放保護(hù)恢復(fù)電壓），DW0的①腳恢復(fù)輸出高電平，8205A內(nèi)的Q1再次導(dǎo)通。

　?。?）電池充電

　　無論保護(hù)電路是否進(jìn)入過放電狀態(tài)，只要給保護(hù)電路的P＋與P-端間加上充電電壓，DW0經(jīng)B一端檢測到充電電壓后，便立即從③腳輸出高電平，8205A內(nèi)的Q2導(dǎo)通，即電芯的B-保護(hù)電路的P-通，充電器對電芯充電，其電流回路如下：充電器正極→p＋→B＋→B-、8205A的⑥、⑦腳→8205A的⑧腳→8205A的①腳→8205A的②、③腳→P-→充電器負(fù)極。

　?。?）過充電保護(hù)

　　充電時，當(dāng)電池通過充電器正常充電時，隨著充電時間的增加，電芯兩端的電壓將逐漸升高，當(dāng)電芯電壓升高到4.4V（通常稱為過充保護(hù)電壓）時，DW01將判斷電芯已處于過充電狀態(tài)，便立即使③腳電壓降為0V， 8205A內(nèi)的Q2因④腳為低電平而截止，此時電芯的B一極與保護(hù)電路的P-端之間處于斷開狀態(tài)并保持，即電芯的充電回路被切斷，停止充電。

　　當(dāng)保護(hù)電路的P＋與P-端接上放電負(fù)載后，雖然Q2截止，但其內(nèi)部的二極管正方向與放電回路的電流方向相同，所以仍可對負(fù)載放電。當(dāng)電芯兩端電壓低于4.3V（通常稱為過充保護(hù)恢復(fù)電壓）時，DW01將退出過充電保護(hù)狀態(tài)，③腳重新輸出高電平，Q2導(dǎo)通，即電芯的B-端與保護(hù)電路P-端又重新接上，電芯又能進(jìn)行正常的充放電。

　　（5）過流保護(hù)

　　由于MOs開關(guān)管飽和導(dǎo)通時也存在內(nèi)阻，所以有電流流過時MOs開關(guān)管的D、S極間就會產(chǎn)生壓降，保護(hù)控制IC會實時檢測MOs開關(guān)管D、S極的電壓，當(dāng)電壓升到IC保護(hù)門限值（一般為0.15V，稱為放電過流檢測電壓）時，其放電保護(hù)執(zhí)行端馬上輸出低電平，放電控制MOs開關(guān)管關(guān)斷，放電回路被斷開。

　　在圖7中，DW01通過接在V-端和VSS端之間的電阻R2實時檢測MOs開關(guān)管上的壓降。當(dāng)負(fù)載電流增大時，Q1或Q2上的壓降也必然增大，當(dāng)該壓降達(dá)到0.2V時，DWO1便判斷負(fù)載電流到達(dá)了極限值，于是其①腳電壓降為0V， 8205A內(nèi)部的放電控制管Q1關(guān)閉，切斷電芯的放電回路。實現(xiàn)過電流保護(hù)。

　?。?）過溫保護(hù)

　　保護(hù)板上的T端口為過溫保護(hù)端，與用電器的CPU相連。常見的過溫保護(hù)電路較簡單，就是在T端與P-端接一只NTC電阻（見圖7中的R4），該電阻緊貼電芯安裝。當(dāng)用電器長時間處于大功率工作狀態(tài)時（如手機(jī)長時間處于通話狀態(tài)），電芯溫度會上升，則NTC阻值會逐漸下降，用電器的CPU對NTC阻值進(jìn)行檢測，當(dāng)阻值下降到CPU設(shè)定閾值時，CPU立即發(fā)出關(guān)機(jī)指令，讓電池停止對其供電，只維持很小的待機(jī)電流，從而達(dá)到保護(hù)電池的目的。

　　【提示】當(dāng)保護(hù)板處于保護(hù)狀態(tài)時，可以短接B-、P-端來激活保護(hù)板，這時控制芯片的充、放電保護(hù)執(zhí)行端（OC、OD）均會輸出高電平，讓MOs開關(guān)管導(dǎo)通。

　　2．多節(jié)電池保護(hù)電路

　　鋰電池充放電控制芯片UCC3957可對3或4節(jié)鋰電池組提供過充電、過放電及過流等保護(hù)，具體而言：該芯片對電池組內(nèi)的每一節(jié)電池電壓進(jìn)行采樣，并與內(nèi)部的精密基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)任意一節(jié)電池處于過壓或欠壓狀態(tài)時，芯片就會進(jìn)行相應(yīng)的控制，以防止進(jìn)一步充電或放電，其典型應(yīng)用電路如圖8所示。圖中，Q1、Q2為P溝道MOSFET管，分別控制充電和放電電流。

　　

　?。?）電池組的連接

　　電池組與IC連接要注意順序。電池組的底端連接到UCC3957（U1）的AN4端，頂端連接到VDD端，每兩節(jié)電池的連接點按相應(yīng)順序連接到AN1～AN3端。

　　當(dāng)電池組為3節(jié)電池時，U1的②腳（CLCNT端）與16腳（DVDD端）相連，同時將⑥腳（AN3端）與⑦腳（AN4端）相連；當(dāng)電池組為4節(jié)電池時，②腳接地（即連到AN4端）。

　?。?）放電

　　U1具有智能放電功能。放電時，U1的13腳輸出低電平，放電開關(guān)Q2導(dǎo)通，鋰電池組經(jīng)Q2及Q1內(nèi)的二極管向負(fù)載供電。當(dāng)負(fù)載所需電流較大時，通過電流檢測電阻RS兩端的壓降也較大，當(dāng)超過15mV（對應(yīng)0.6A的放電電流）時，則U1的③腳輸出低電平，充電開關(guān)管Q1導(dǎo)通，從而提高電池組的放電能力。

　?。?）欠壓保護(hù)

　　當(dāng)檢測到任一節(jié)電池處于過放電時（低于欠壓閾值），U1的③腳、13腳輸出高電平，同時關(guān)斷Q1，Q2、U1進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時芯片的工作電流僅為3.5μA。只有當(dāng)③腳電壓升到VDD時，芯片檢測到后才會退出休眠狀態(tài)。

　?。?）充電

　　當(dāng)接入充電器時，開關(guān)S1閉合，U1的⑨腳（CHGEN端）與16腳（DVDD）相通，U1的③腳輸出低電平，充電開關(guān)管Q1導(dǎo)通，電池組充電。

　　在充電期間，如果U1處于休眠狀態(tài)，則放電開關(guān)管Q2仍然關(guān)斷，充電電流經(jīng)Q2內(nèi)的二極管對電池組充電。當(dāng)每節(jié)電池的電壓均高于欠壓ON值時，Q2導(dǎo)通。

　?。?）過流保護(hù)

　　為了適應(yīng)大的電容負(fù)載，UCC3957設(shè)有兩個過流閾值電壓，每一個閾值電壓又可以設(shè)定不同的延遲時間，即采用二級過流保護(hù)模式。這種二級過流保護(hù)既可對短路提供快速的響應(yīng)，又可使電池組承受一定的浪涌電流，以防止因濾波電容容量較大而引起不必要的過流保護(hù)動作。

　　電流檢測電阻RS接在U1的⑦腳（AN4）與⑧腳（BATLO）之間。當(dāng)RS兩端的壓降超過某一閾值時，過流保護(hù)進(jìn)入間歇模式。在這一模式下，放電開關(guān)管Q2周期性地關(guān)斷與導(dǎo)通，直到故障排除。一旦故障排除，芯片自動恢復(fù)到常規(guī)工作狀態(tài)。

　　第一級過流保護(hù)閾值為0.15V（對應(yīng)的輸出電流為6A），且持續(xù)時間超過U1設(shè)定的時間（由U1的⑩腳（CDLY1）和地之間的電容C4設(shè)定），則U1進(jìn)入間歇工作模式，其輸出脈沖的占空比約為6%，即開關(guān)管的關(guān)斷時間大約是導(dǎo)通時間的16倍。

　　第二級過流閾值為0.375V（對應(yīng)的輸出電流為15A），且持續(xù)時間超過U1設(shè)定的時間（由U1的14腳（CDLY2）和地之間的電容C3設(shè)定），則U1進(jìn)入間歇工作模式，其輸出脈沖的占空比小于1%，即開關(guān)管的關(guān)斷時間大約是導(dǎo)通時間的100倍。

　?。?）過壓保護(hù)

　　如果某一節(jié)電池的充電電壓超過充電閡值，則U1的③腳輸出高電平，充電開關(guān)管Q1關(guān)斷，進(jìn)入過壓保護(hù)狀態(tài)。

　　另外，如果電池組與U1的④～⑥腳（AN 1 -AN3）的連線斷路，則U1也將進(jìn)入過壓保護(hù)狀態(tài)。

　　鋰電3.7v保護(hù)板改裝電路圖

　　現(xiàn)在國內(nèi)鋰電池，3.7v良莠不齊，在放電電壓在2.8v左右基本是極限了，如果到2.5v，好的電池還能充幾次。一般的電池，基本報廢。我買的保護(hù)板，有兩種芯片（DW01、8205A），DW01取樣芯片，8205A功率驅(qū)動芯片。DW01取樣：過放電壓在2.35v~2.5v，過沖4.0v~4.19v。要是買了這兩個芯片的保護(hù)板，國內(nèi)的鋰電池3.7v基本報廢，無報廢的也充不了幾次電。

　　解決辦法：

　　①頭尾并聯(lián)1N5822（ 肖特基二極管），1N5822正向電壓0.52v，加上2.35v等于2.87v。

　?、?N5822串聯(lián)到B+或B-極上。

　?、廴缓髮?.7v電池串聯(lián)在B或+B-上，這時保護(hù)板就算在2.35v但實際電池電壓在2.87v。有效保護(hù)過放。

　　說明：電池不能焊在保護(hù)板上，如果焊接，電池在充電會有0.52v損失，最好方法就是不焊接，用標(biāo)準(zhǔn)3.7V充電器充電，這樣既能電池充滿，在使用時又不會過放。

　　發(fā)一張保護(hù)板改裝電路圖

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