中心議題：

• 鋰離子電池的保護要點
• 多節鋰離子電路的保護側重點

解決方案：

• 過充電保護
• 過放電保護
• 過電流及短路保護

鋰離子電池是一種應用廣泛的可充電電池
，它具有單體工作電壓高、體積小
、重量輕
、能量密度高、循環使用壽命長，可在較短時間內快速充足電以及允許放電溫度範圍寬等優點。此外，鋰離子電池還有自放電電流小、無記憶效應和無環境汙染等優點。其全球供貨量正在持續增加。根據市場調研公司的報告，07全年鋰離子可充電電池的全球供貨量比上年增加了17%。而隨著鋰離子電池的使用麵的擴大，對鋰離子電池的充放電保護就顯得愈發重要。
　　
鋰離子電池的保護
　　
鋰離子電池供電設備的安全性是人們目前最為關注的問題，所以對其的保護就非常重要。鋰離子電池的保護主要包括過充電保護、過放電保護
、過電流及短路保護等。
　　
1過充電保護
　　
當dang充chong電dian器qi對dui鋰li離li子zi電dian池chi過guo充chong電dian時shi
，為wei防fang止zhi因yin溫wen度du上shang升sheng所suo導dao致zhi的de內nei壓ya上shang升sheng，需xu終zhong止zhi充chong電dian狀zhuang態tai。為wei此ci，保bao護hu器qi件jian需xu監jian測ce電dian池chi電dian壓ya
，當dang其qi到dao達da電dian池chi過guo充chong電dian壓ya時shi，即ji激ji活huo過guo充chong電dian保bao護hu功gong能neng
，中zhong止zhi充chong電dian。
　　
2過放電保護
　　
為wei了le防fang止zhi鋰li離li子zi電dian池chi的de過guo放fang電dian狀zhuang態tai，當dang鋰li離li子zi電dian池chi電dian壓ya低di於yu其qi過guo放fang電dian電dian壓ya檢jian測ce點dian時shi，即ji激ji活huo過guo放fang電dian保bao護hu，中zhong止zhi放fang電dian
，並bing將jiang電dian池chi保bao持chi在zai低di靜jing態tai電dian流liu的de待dai機ji模mo式shi。
　　
3過電流及短路保護
　　
當鋰離子電池的放電電流過大或短路情況產生時，保護器件將激活過電流保護功能。
　　
多節鋰離子電路的保護
　　
單體鋰離子電池的額定電壓為3.6V，不bu能neng滿man足zu高gao電dian壓ya供gong電dian場chang合he的de需xu要yao
，因yin此ci就jiu需xu要yao多duo節jie鋰li離li子zi電dian池chi串chuan聯lian使shi用yong。為wei此ci

，各ge有you關guan電dian源yuan管guan理li控kong製zhi集ji成cheng電dian路lu生sheng產chan廠chang商shang紛fen紛fen推tui出chu了le自zi己ji的de多duo節jie鋰li離li子zi電dian池chi（電池組）保護集成電路芯片

，如精工技術有限公司（SII）的S-8204B(S-8204B隸屬於S-8204係列，該係列的另一個產品是S-8204A。兩者的區別是S-8204A配合P溝道MOSFET工作
，S-8204B則配合N溝道MOSFET工作)。這類產品的特點是監控3、4節鋰離子電池的充放電狀態
，可實現過充

、過放和過電流保護。
　　
以S-8204B為例
，它能對各節鋰離子電池的電壓進行高精度檢測
，具有3段過電流檢測功能，通過外接電容可設置過充電檢測延遲時間、過放電檢測延遲時間

、放電過電流檢測延遲時間1和放電過電流檢測延遲時間2
，還能通過SEL端子切換3/4節鋰離子電池串聯使用。不過
，它最大的特點是可以級聯使用
，下節將對S-8204B的這一功能進行詳細說明。
　　
保護芯片級聯
　　
上麵提到的電池保護芯片最多能保護4節鋰離子電池，然而很多應用都需要5～12節鋰離子電池串聯工作，比如電動工具
、電動自行車和UPS，此時又如何解決呢
？答案很簡單
，就是同時使用多個鋰電池保護芯片。如圖1所示，兩個保護芯片串聯在一起，由2個N溝道MOSFET做控製開關，可以保護8節鋰離子電池，三個保護芯片串聯在一起，就保護了12節鋰離子電池。這種多保護芯片的串聯就是保護芯片的“級聯”。以S-8204B為例
，兩個S-8204B聯合使用，用2個N溝道MOSFET在低壓側端進行控製
，這樣通過單顆IC可選3節和4節的功能就可以實現對6～8節串聯鋰離子電池的保護。如果是5節鋰離子電池串聯，則可以使用一個S-8204B與其他鋰離子電池保護芯片串聯
，實現保護功能。這種多保護芯片的靈活組合
，可以完成對任意數目鋰離子電池的保護。


圖1多節鋰離子電池的級聯
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下麵
，詳細介紹一下保護芯片級聯的具體工作情況。還是以S-8204B為例，其CTLC端子可由芯片外部控製COP端子的輸出電壓、而CTLD端子則可由芯片外部控製DOP端子的輸出電壓。通過CTLC端子以及CTLD端子可以分別單獨控製COP端子與DOP端子的輸出電壓。並且
，這些控製功能優先於芯片內部的電池充放電保護功能。如果8節電池中的某一節電池發生過充，與該電池相連接的S-8204B的COP端子輸出電壓會發生變化，該電壓變化會傳遞到與其相連接的另一個S-8204B的CTLC端子
，使得另一個S-8204B的COP端子輸出電壓也發生變化
，從而控製充電控製用MOSFET關斷，實現鋰離子電池的過充電保護。

如果8節電池中的某一節電池發生過放電時，則由與該電池相連接的S-8204B的DOP端子向另一個S-8204B芯片的CTLD端子發出過放信號，改變其DOP端子的狀態，最終使得放電控製用MOSFET關斷，結束放電。圖2給出了采用兩個S-8204B實現過充電保護的電路工作原理圖（在N溝道MOSFET控製情況下），圖3是過放電保護工作原理圖。


圖2鋰離子電池過充電時的保護電路工作原理圖

圖3鋰離子電池過放電時的保護電路工作原理圖
　　
充放電時的溫度控製
　　
另外
，對充放電過程的溫度控製也是許多設計者需要考慮的。在高溫的時候對鋰離子電池充放電

，會有爆炸的危險；在低溫的時候充放電，會對電芯造成損害。在上麵的方案中
，在S-8204B的CTLC端子外接一溫度控製開關（如S-5841），在鋰離子電池充電過程中溫度過高時，溫控開關的控製信號通過CTLC端子送給COP，強行結束鋰離子電池的充電過程。同樣，在CTLD端子外接溫度控製開關，則能對放電過程進行溫度保護。
　　
市場上還有單芯片的多節鋰電池充電保護解決方案
，像Intersil公司的ISL9208

，就可以實現對7節鋰離子電池的充電保護。對比多芯片串聯的方案
，單芯片解決方案的優點是電路簡單、比較容易實現較好的電氣性能，不過能監控的電池數量有限，且價格較貴。采用多芯片的級聯方式，如S-8204係列，則不存在這種數量上的限製，其電路構成靈活成本也不高，但缺點是外圍電路相對複雜，對外圍元件的匹配程度要求較高。
　　
不過，隨著技術的進步，相信這兩種方案終會找到一個契合點。