鋰離子充電電池使用過程中，過充電、過放電和過電流都將會影響電池使用壽命和性能及安全，充電電池中熔斷器作為二級過流保護(hù)配合IC控制環(huán)路有效監(jiān)測并防止對電池產(chǎn)生損害。

 近年來隨著移動(dòng)電器的小型化及普及，而鋰離子充電電池具有小型、重量輕、輸出電壓高、放電電壓穩(wěn)定、儲存時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)，使得電器配套的鋰離子充電電池用量猛增。

鋰離子充電電池是鋰電池中的一種（即可充電的二次電池），在電池中放置保護(hù)線路，可有效的保護(hù)電池在過充、過放及過流或使用不當(dāng)而損壞。熔斷器作為過流保護(hù)器件，可保護(hù)鋰離子充電電池在充電或放電過程中的大電流及短路而造成電池?fù)p害。

 這里以圖1（典型鋰離子充電電池保護(hù)電路圖）為例來說明電池保護(hù)電路及工作原理：

 此保護(hù)回路由兩個(gè)MOSFET和一個(gè)控制IC外加一些阻容元件構(gòu)成?？刂艻C負(fù)責(zé)監(jiān)測電池電壓，并控制兩個(gè)MOSFET的柵極，MOSFET在電路中起開關(guān)作用，分別控制著充電回路與放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷，fuse為熔斷器起二級保護(hù)，C2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)等功能。 

正常工作狀態(tài)

在正常充、放電時(shí)，電路中控制IC的C0與D0腳高電平，V1、V2都導(dǎo)通。充電電流從Input+流入，經(jīng)熔斷器向電池充電，經(jīng)V1、V2后由Input-流出。正常放電時(shí)，電流經(jīng)Input-及V2、V1流向電池負(fù)極，其電流方向與充電電流方向相反。由于V1、V2的導(dǎo)通電阻Rds（ON）極小，此狀態(tài)下的消耗電流為μA級因此損耗很小。

過充電保護(hù)

電池在被充電初期為恒流充電，隨著充電時(shí)間的延長，電池電壓亦會上升，在此過程中當(dāng)IC檢測到電池電壓達(dá)到過充電檢測電壓（該數(shù)值由控制IC決定）時(shí)，則C0腳由高電壓轉(zhuǎn)為低電壓，使控制充電的MOSFET柵極為關(guān)斷狀態(tài)，即V2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷從而切斷充電回路，使充電器無法對電池進(jìn)行充電起到保護(hù)作用。過充電檢測對應(yīng)于脈沖充電及由于噪聲而產(chǎn)生的誤動(dòng)作，需要設(shè)定延遲時(shí)間，延遲時(shí)間由C2決定，一般設(shè)為1s左右。

過放電保護(hù)

 過放電保護(hù)是在電池電壓變低時(shí)停止對負(fù)載放電。當(dāng)電池對負(fù)載放電時(shí)，其電壓亦隨放電過程而逐漸降低，當(dāng)電池電壓降至過放檢測電壓以下時(shí)，其容量已經(jīng)完全放光，如果電池繼續(xù)放電，則會造成電池的永久性損壞。所以當(dāng)控制IC檢測到電池電壓低于過放點(diǎn)檢測電壓時(shí)，其D0腳由高電壓轉(zhuǎn)為低電壓，使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷從而切斷放電回路，則電池?zé)o法繼續(xù)放電起到保護(hù)作用。由于在過放檢測電壓以下時(shí)電池電壓不能再降低，因此必須要求控制IC消耗電流極小。過放電檢測對應(yīng)于脈沖充電及由于噪聲而產(chǎn)生的誤動(dòng)作，需要設(shè)定的延遲時(shí)間一般為100ms左右。

過電流保護(hù)及短路保護(hù)

過電流保護(hù)是在消耗大電流時(shí)停止對負(fù)載的放電，此功能的目的在于保護(hù)電池及MOSFET，確保電池在工作狀態(tài)下的安全性。在正常放電過程時(shí)，電流經(jīng)過兩個(gè)MOSFET因?yàn)閷?dǎo)通阻抗會在其兩端產(chǎn)生壓降，此電壓值U=I*[R1ds+R2ds]，其中把導(dǎo)通的V1、V2看作電阻，即R1ds和R2ds，此時(shí)若負(fù)載因某種原因?qū)е庐惓Ｊ够芈冯娏髟龃螅?dāng)電流猛增使得電壓亦增加到控制IC決定的電壓值時(shí)，控制IC的D0腳迅速由高電壓轉(zhuǎn)為低電壓使V1關(guān)斷從而切斷放電回路，回路電流變?yōu)榱?。需要設(shè)定的延遲時(shí)間一般為13ms左右。當(dāng)電壓增加到控制IC決定的電壓值時(shí)（此時(shí)IC判斷為負(fù)載短路），V1會由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，其工作原理與過流保護(hù)類似。短路保護(hù)的延遲時(shí)間一般小于7μs，如果出現(xiàn)意外時(shí)電流繼續(xù)增大，則熔斷器會起到過流時(shí)的二級保護(hù)，避免對電路中控制IC及MOSFET的永久性損壞。

以上詳細(xì)闡述了鋰離子充電電池保護(hù)電路的工作原理，除了控制IC和MOSFET外，電路中還有一個(gè)重要元件，就是熔斷器，它在電路中起著二級過流保護(hù)作用，由于它的電阻很小在電路中消耗的能量可以忽略不計(jì)，所以這已經(jīng)成為很多電池廠商考慮將PTC聚合物（內(nèi)阻過大）替換為新型疊層多元陶瓷片式熔斷器的主要原因。

相關(guān)閱讀：

  一款高性價(jià)比能耗型鋰電池組均衡充電器設(shè)計(jì)
http://m.coahr.cn/power-art/80021779
鋰電池保護(hù)電路如何設(shè)計(jì)？
http://m.coahr.cn/power-art/80019786
設(shè)計(jì)實(shí)例 ：電動(dòng)自行車鋰電池如何保護(hù)
http://m.coahr.cn/power-art/80020806