鋰電池有鋰金屬電池、鋰離子電池和鋰聚合物電池之分；其中鋰金屬電池通常作為一次電池，也就是不可充電電池，其放電電流不大，應(yīng)用也不是很廣泛；目前我們常說(shuō)的鋰電池實(shí)際上是鋰離子電池，也是目前應(yīng)用最廣泛的鋰電池，鋰聚合物電池是第三代鋰電池，它的安全性能、能量密度、最大放電電流、對(duì)環(huán)境的污染等參數(shù)是目前三種鋰電池中最優(yōu)秀的，日后的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)是最好的，而且它的充電管理和保護(hù)部分幾乎與現(xiàn)有的鋰離子電池兼容應(yīng)用起來(lái)很方便。在以下文字中以鋰離子電池為例說(shuō)明保護(hù)線路的設(shè)計(jì)，文字中鋰電池指鋰離子電池。

    常規(guī)的鋰電池標(biāo)稱(chēng)電壓為3.6V或3.7V，充滿電后為4.1V或4.2V。下面我就介紹單節(jié)鋰電池保護(hù)電路的設(shè)計(jì)原理。

    一、保護(hù)電路的功能:

       1、過(guò)充電保護(hù)：對(duì)鋰電池來(lái)說(shuō)，其充電后最高電壓不得超過(guò)4.2V，否則電池內(nèi)的電解質(zhì)會(huì)被分解,使得溫度上升并產(chǎn)生氣體,降低電池的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鸨ǎ凿囯姵乇Ｗo(hù)電路一定要保證鋰電池絕對(duì)不可過(guò)度充電。

    2、過(guò)放電保護(hù)：和過(guò)充一樣，鋰電池在過(guò)度放電的時(shí)候，也會(huì)縮短其使用壽命，而且過(guò)充過(guò)放對(duì)鋰電池造成的損害是不可逆的。

    3、短路保護(hù)：鋰電池的最大放電電流有一定限制，過(guò)大的放電電流同樣會(huì)引起鋰電池的不可恢復(fù)的損壞，影響其使用壽命。若由于外部短路引起鋰電池大電流放電時(shí)要立刻停止放電，否則對(duì)鋰電池本身和外部設(shè)備都可能會(huì)造成嚴(yán)重的損害。

    二、保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)：

    目前可以實(shí)現(xiàn)鋰電池保護(hù)功能的芯片很多，單節(jié)鋰電池保護(hù)的方案已經(jīng)很成熟，國(guó)外、臺(tái)灣、大陸都有很多種芯片可以選擇，目前日系理光和精工的方案采用的比較多，比如精工S8421，理光的R5421、R5426等。這兩款方案成熟，外圍電路簡(jiǎn)單，但是價(jià)格貴。臺(tái)灣也有幾家公司做比如AIC和富晶，據(jù)說(shuō)深圳那邊用的比較多，另外還有CS213好像是新德的產(chǎn)品，用的也不少。大陸杭州有家士蘭微電子公司做的SC451，其外圍電路和理光的R5421完全一樣，可以直接替換，另外以做攝像頭DSP芯片出名的中星微也推出了幾款鋰電池保護(hù)管理IC。     各種保護(hù)IC實(shí)現(xiàn)的功能相差無(wú)幾，其保護(hù)模式和外部線路也大同小異，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)需要選擇不同IC，下面以SC451為例。SC451為保護(hù)IC，SOT-23-6封裝，提供過(guò)充過(guò)放過(guò)流保護(hù)，M1、 M2為N-MOS，型號(hào)經(jīng)常使用5N20V，在線路中起開(kāi)關(guān)作用，當(dāng)線路發(fā)生異常時(shí)，SC451動(dòng)作，使M1、M2處于關(guān)斷狀態(tài)，切斷鋰電池供電回路，達(dá)到保護(hù)鋰電池的目的。

1#  DO(Dout)過(guò)放電保護(hù)輸出，   2# V-充電負(fù)壓輸入，   3#  CO(Cout)過(guò)充電保護(hù)輸出，  4#  CI  VDI輸出延時(shí)外接調(diào)節(jié)電容， 5#  VDD供電，  6#  VSS地

    1、過(guò)充電保護(hù)：不同IC，同IC的不同型號(hào)的過(guò)充電保護(hù)電壓是不同的，有4.25V也有4.35V的，這個(gè)都需要根據(jù)使用的實(shí)際情況選擇。SC451的過(guò)充保護(hù)電壓在4.28~4.38之間，典型值為4.34V，也就是說(shuō)當(dāng)電池電壓上升到4.34V時(shí)M2動(dòng)作，切斷供電回路，停止充電，顯然比4.2V要高出不少，但在充電過(guò)程中，為了防止脈沖電壓的干擾引起保護(hù)線路保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)IC的過(guò)保護(hù)電壓取值都會(huì)稍微高些，另外還是為了防止這個(gè)脈沖引起保護(hù)IC誤動(dòng)作，通常過(guò)充保護(hù)都需要一定的延時(shí)時(shí)間。鋰電池過(guò)充保護(hù)后，解除過(guò)充保護(hù)狀態(tài)有兩種方法，可以取下充電器，去連接負(fù)載或者令其自放電當(dāng)鋰電池的電壓降至4.15V時(shí)，解除過(guò)充保護(hù)狀態(tài)。

    2、過(guò)放電保護(hù)：電池電壓降至2.4V時(shí)，進(jìn)入過(guò)放電保護(hù)狀態(tài)，M1關(guān)閉，切斷供電回路，鋰電池停止對(duì)外供電，并將電池保持在低靜態(tài)電流的狀態(tài),此時(shí)耗電為0.3uA（不同IC此值不同）。同樣，為了防止誤動(dòng)作，過(guò)放電保護(hù)也需要一定的延時(shí)時(shí)間。當(dāng)鋰電池接上充電器,且此時(shí)鋰電池電壓高于過(guò)放電電壓時(shí), 可解除過(guò)放電保護(hù)功能。

    3、過(guò)電流（短路）保護(hù)：在正常工作模式下，如果保護(hù)IC檢測(cè)到放電電流過(guò)大，即激活過(guò)電流保護(hù)功能，關(guān)閉M1切斷供電回路，過(guò)電流保護(hù)的電流門(mén)檻值由保護(hù)IC和MOS的Rds(on)共同決定。其計(jì)算公式為：最大過(guò)放電電流＝保護(hù)IC過(guò)電流檢測(cè)電壓/Rds（on）*2。不同保護(hù)IC的過(guò)電流檢測(cè)電壓不同，常用為0.15V或0.3V。同樣，過(guò)電流保護(hù)也要有一定的延時(shí)時(shí)間。若由于外部負(fù)載引起保護(hù)，將外部負(fù)載移除即可從保護(hù)狀態(tài)恢復(fù)。   

    三、有時(shí)，電池接入保護(hù)電路后，電池并沒(méi)有處于正常模式，無(wú)法對(duì)外放電，此時(shí)只要將電池接入充電器即可。對(duì)于過(guò)放電的鋰電有時(shí)間接入充電器是不能充電的，要先給電池直接充電到3.2v后，才可以接入保護(hù)板充電！