锂电池保护板基础知识

锂电池保护板的基础知识普及

第一章保护板的构成和主要作用一、保护板的构成

锂电池（可充型）之所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短

路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护

板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和

PT协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下

时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即时控制电流回路

的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。

保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器

件NTC、ID存储器等。其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS

开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规

定值时，它立刻（数十毫秒）控制MOS开关关断，保护电芯的安全。NTC是Negative temperature coefficient的缩写，意即负温度

系数，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及

时反应、控制内部中断而停止充放电。ID 存储器常为单线接口存

储器，ID是Identification 的缩写即身份识别的意思，存储电池

种类、生产日期等信息。可起到产品的可追溯和应用的限制。

二、保护板的主要作用

一般要求在-25℃～85℃时Control(IC)检测控制电芯电压与充放电回路的工作电流、电压，在一切正常情况下C-MOS开关管导通，使电芯与保护电路板处于正常工作状态，而当电芯电压或回路中的工作电流超过控制IC中比较电路预设值时，在15～30ms 内（不同控制IC与C-MOS有不同的响应时间），将CMOS关断，即关闭电芯放电或充电回路，以保证使用者与电芯的安全。

第二章保护板的工作原理

保护板的工作原理图：

如图中，IC由电芯供电，电压在2v－5v均能保证可靠工作。

1、过充保护及过充保护恢复

当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V，具体

过充保护电压取决于IC)后，VD1翻转使Cout变为低电平，T1截止，充电停止.当电池电压回落至VCR(3.8-4.1V，具体过充保护恢复电

压取决于IC)时，Cout变为高电平，T1导通充电继续，VCR必须

小于VC一个定值，以防止频繁跳变。

2、过放保护及过放保护恢复

当电池电压因放电而降低至设定值VD（2.3-2.5V，具体

过充保护电压取决于IC）时，VD2翻转，以短时间延时后，使

Dout变为低电平，T2截止，放电停止，当电池被置于充电时，内部

或门被翻转而使T2再次导通为下次放电作好准备。

3、过流、短路保护

当电路充放回路电流超过设定值或被短路时，短路检

测电路动作，使MOS管关断，电流截止。

第三章保护板主要零件的功能介绍

R1：基准供电电阻；与IC内部电阻构成分压电路，控

制内部过充、过放电压比较器的电平翻转；一般在阻值为330Ω、470Ω比较多；当封装形式（即用标准元件的长和宽来表示元件大小，如0402封装标识此元件的长和宽分别为1.0mm和0.5mm）较大时，

会用数字标识其阻值，如贴片电阻上数字标识473，即表示其阻值

为47000Ω即47KΩ（第三位数表示在前两位后面加0的位数）。R2：过流、短路检测电阻；通过检测VM端电压控制保护板的电流，焊

接不良、损坏会造成电池过流、短路无保护，一般阻值为1KΩ、

2KΩ较多。R3：ID识别电阻或NTC电阻（前面有介绍）或两者都有。总结：电阻在保护板中为黑色贴片，用万用表可测其阻值，当封装

较大时其阻值会用数字表示，表示方法如上所述，当然电阻阻值一

般都有偏差，每个电阻都有精度规格，如10KΩ电阻规格为+/－5％

精度则其阻值为9.5KΩ－10.5KΩ范围内都为合格。C1、C2：由于

电容两端电压不能突变，起瞬间稳压和滤波作用。

总结：电容在保护板中为黄色贴片，封装形式0402较多，也有少数0603封装(1.6mm长,0.8mm宽)；用万用表检测其阻值一般为无穷大

或MΩ级别；电容漏电会产生自耗电大，短路无自恢复现象。FUSE：普通FUSE或PTC（Positive Temperature Coefficient的缩写，

意思是正温度系数）；防止不安全大电流和高温放电的发生，其中PTC有自恢复功能。

总结：FUSE在保护板中一般为白色贴片，LITTE公司提供FUSE会在FUSE上标识字符D-T，字符表示意思为FUSE能承受的额定电流，如

表示D额定电流为0.25A，S为4A，T为5A等；现我司所有较多为

额定电流为5A的FUSE，即在本体上标识字符’T’。

U1：控制IC；保护板所有功能都是IC通过监视连接在VDD-VSS间

的电压差及VM-VSS间的电压差而控制C-MOS执行开关动作来实现的。

Cout：过充控制端；通过MOS管T2栅极电压控制MOS管

的开关。

Dout：过放、过流、短路控制端；通过MOS管T1栅极电

压控制MOS管的开关。

VM：过流、短路保护电压检测端；通过检测VM端的

电压实现电路的过流、短路保护（U（VM）=I*R（MOSFET））。

总结：IC在保护板中一般为6个管脚的封装形式，其区别管脚的方

法为：在封装体上标识黑点的附近为第1管脚，然后逆时针旋转分

别为第2、3、4、5、6管脚；如封装体上无黑点标识，则正看封装

体上字符左下为第1管脚，其余管脚逆时针类推）C-MOS：场效应开

关管；保护功能的实现者；连焊、虚焊、假焊、击穿时会造成电池

无保护、无显示、输出电压低等不良现象。总结：CMOS在保护板中

一般为8个管脚的封装形式，它时由两个MOS管构成，相当于两个

开关，分别控制过充保护和过放、过流、短路保护；其管脚区分方

法和IC一样。

在保护板正常情况下，Vdd为高电平，Vss、VM为低电平，Dout、Cout为高电平；当Vdd、Vss、VM任何一项参数变换时，Dout或

Cout的电平将发生变化，此时MOSFET执行相应的动作（开、关电路），从而实现电路的保护和恢复功能。

第四章保护板主要性能测试方法

1．NTC电阻测试：

用万用表直接测量NTC电阻值，再与《温度变化与NTC阻值对照指导》对比。