由于鋰離子電池的化學(xué)特性，在正常使用過程中，其內(nèi)部進(jìn)行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng)，但在某些條件下，如對(duì)其過充電、過放電和過電流將會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副反應(yīng)，該副反應(yīng)加劇后，會(huì)嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命，并可能出現(xiàn)大量氣體，使電池內(nèi)部壓力迅速增大后爆炸而導(dǎo)致安全問題，因此所有的鋰離子電池都要一個(gè)保護(hù)電路，用于對(duì)電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測，并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對(duì)電池發(fā)生損害

如上圖所示，該保護(hù)回路由兩個(gè)ＭＯＳＦＥＴ（Ｖ１、Ｖ２）和一個(gè)控制ＩＣ（Ｎ１）外加一些阻容元件構(gòu)成。控制ＩＣ負(fù)責(zé)監(jiān)測電池電壓與回路電流，并控制兩個(gè)ＭＯＳＦＥＴ的柵極，ＭＯＳＦＥＴ在電路中起開關(guān)用途，分別控制著充電回路與放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷，Ｃ３為延時(shí)電容，該電路具有過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、過電流保護(hù)與短路保護(hù)功能，其工作原理分析如下：

１、正常狀態(tài)

在正常狀態(tài)下電路中Ｎ１的ＣＯ與ＤＯ腳都輸出高電壓，兩個(gè)ＭＯＳＦＥＴ都處于導(dǎo)通狀態(tài)，電池可以自由地進(jìn)行充電和放電，由于ＭＯＳＦＥＴ的導(dǎo)通阻抗很小，通常小于３０毫歐，因此其導(dǎo)通電阻對(duì)電路的性能影響很小。此狀態(tài)下保護(hù)電路的消耗電流為μＡ級(jí)，通常小于７μＡ。

２、過充電保護(hù)

鋰離子電池要求的充電方式為恒流／恒壓，在充電初期，為恒流充電，隨著充電過程，電壓會(huì)上升到４．２Ｖ（根據(jù)正極材料不同，有的電池要求恒壓值為４．１Ｖ），轉(zhuǎn)為恒壓充電，直至電流越來越小。電池在被充電過程中，假如充電器電路失去控制，會(huì)使電池電壓超過４．２Ｖ后繼續(xù)恒流充電，此時(shí)電池電壓仍會(huì)繼續(xù)上升，當(dāng)電池電壓被充電至超過４．３Ｖ時(shí)，電池的化學(xué)副反應(yīng)將加劇，會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞或出現(xiàn)安全問題。在帶有保護(hù)電路的電池中，當(dāng)控制ＩＣ檢測到電池電壓達(dá)到４．２８Ｖ（該值由控制ＩＣ決定，不同的ＩＣ有不同的值）時(shí)，其ＣＯ腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷海梗郑灿蓪?dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了充電回路，使充電器無法再對(duì)電池進(jìn)行充電，起到過充電保護(hù)用途。而此時(shí)由于Ｖ２自帶的體二極管ＶＤ２的存在，電池可以通過該二極管對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行放電。在控制ＩＣ檢測到電池電壓超過４．２８Ｖ至發(fā)出關(guān)斷Ｖ２信號(hào)之間，還有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長短由Ｃ３決定，通常設(shè)為１秒左右，以防止因干擾而造成誤判斷。

３、短路保護(hù)

電池在對(duì)負(fù)載放電過程中，若回路電流大到使Ｕ＞０．９Ｖ（該值由控制ＩＣ決定，不同的ＩＣ有不同的值）時(shí)，控制ＩＣ則判斷為負(fù)載短路，其ＤＯ腳將迅速由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷海梗郑庇蓪?dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷放電回路，起到短路保護(hù)用途。短路保護(hù)的延時(shí)時(shí)間極短，通常小于７微秒。其工作原理與過電流保護(hù)類似，只是判斷方法不同，保護(hù)延時(shí)時(shí)間也不相同。除了控制ＩＣ外，電路中還有一個(gè)重要元件，就是ＭＯＳＦＥＴ，它在電路中起著開關(guān)的用途，由于它直接串接在電池與外部負(fù)載之間，因此它的導(dǎo)通阻抗對(duì)電池的性能有影響，當(dāng)選用的ＭＯＳＦＥＴ較好時(shí)，其導(dǎo)通阻抗很小，電池包的內(nèi)阻就小，帶載能力也強(qiáng)，在放電時(shí)其消耗的電能也少。

４、過電流保護(hù)

由于鋰離子電池的化學(xué)特性，電池生產(chǎn)廠家規(guī)定了其放電電流最大不能超過２Ｃ（Ｃ＝電池容量／小時(shí)），當(dāng)電池超過２Ｃ電流放電時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致電池的永久性損壞或出現(xiàn)安全問題。電池在對(duì)負(fù)載正常放電過程中，放電電流在經(jīng)過串聯(lián)的２個(gè)ＭＯＳＦＥＴ時(shí)，由于ＭＯＳＦＥＴ的導(dǎo)通阻抗，會(huì)在其兩端出現(xiàn)一個(gè)電壓，該電壓值Ｕ＝Ｉ＊ＲＤＳ＊２，ＲＤＳ為單個(gè)ＭＯＳＦＥＴ導(dǎo)通阻抗，控制ＩＣ上的Ｖ－腳對(duì)該電壓值進(jìn)行檢測，若負(fù)載因某種原因?qū)е庐惓＃够芈冯娏髟龃螅?dāng)回路電流大到使Ｕ＞０．１Ｖ（該值由控制ＩＣ決定，不同的ＩＣ有不同的值）時(shí)，其ＤＯ腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷海梗郑庇蓪?dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了放電回路，使回路中電流為零，起到過電流保護(hù)用途。在控制ＩＣ檢測到過電流發(fā)生至發(fā)出關(guān)斷Ｖ１信號(hào)之間，也有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長短由Ｃ３決定，通常為１３毫秒左右，以防止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于控制ＩＣ的控制值，還取決于ＭＯＳＦＥＴ的導(dǎo)通阻抗，當(dāng)ＭＯＳＦＥＴ導(dǎo)通阻抗越大時(shí)，對(duì)同樣的控制ＩＣ，其過電流保護(hù)值越小。

５、過放電保護(hù)

電池在對(duì)外部負(fù)載放電過程中，其電壓會(huì)隨著放電過程逐漸降低，當(dāng)電池電壓降至２．５Ｖ時(shí)，其容量已被完全放光，此時(shí)假如讓電池繼續(xù)對(duì)負(fù)載放電，將造成電池的永久性損壞。在電池放電過程中，當(dāng)控制ＩＣ檢測到電池電壓低于２．３Ｖ（該值由控制ＩＣ決定，不同的ＩＣ有不同的值）時(shí)，其ＤＯ腳將由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榱汶妷海梗郑庇蓪?dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了放電回路，使電池?zé)o法再對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電，起到過放電保護(hù)用途。而此時(shí)由于Ｖ１自帶的體二極管ＶＤ１的存在，充電器可以通過該二極管對(duì)電池進(jìn)行充電。由于在過放電保護(hù)狀態(tài)下電池電壓不能再降低，因此要求保護(hù)電路的消耗電流極小，此時(shí)控制ＩＣ會(huì)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，整個(gè)保護(hù)電路耗電會(huì)小于０．１μＡ。在控制ＩＣ檢測到電池電壓低于２．３Ｖ至發(fā)出關(guān)斷Ｖ１信號(hào)之間，也有一段延時(shí)時(shí)間，該延時(shí)時(shí)間的長短由Ｃ３決定，通常設(shè)為１００毫秒左右，以防止因干擾而造成誤判斷