鋰電池保護板電路原理圖講解

今天拿到一份電池廠給的鋰電池規格書，發現里面有保護板的原理圖、PCB layout、BOM，就差給源文件了，看來這玩意也沒太多秘密了，看見有電路資料瞬間來興趣了，分析一下，學習學習。先說下一下這款鋰電池的基本參數：

限充電壓：4.2V

額定電壓：3.7V

放電截止電壓：3V

容量：6000mAh（放電至3V）

標準充電電流：0.2C（1.2A）

以上為常用參數，其它參數就不介紹了，下面是保護板原理圖。

草草看了一下和其它鋰電池保護板相比，這款鋰電池采用了兩個電池保護IC，稍微復雜一些，負極串有兩個小阻值電阻，估計是為了滿足客戶的電流輸出能力而設定的，下面慢慢來分析一下這個保護板電路：

仔細看發現兩個保護IC的型號雖然相同，但是后綴不同，查閱規格書發現參數有區別，肯定是有意為之，靠近電芯的IC過充電壓低一些，過放電壓高一些。兩款保護IC參數如下：

這個保護板電路使用兩個MS3312 MOS管并聯，沒找到對應型號的規格書，但是找到了一個PED3312M，參數應該相近，用于電路分析，MOS管內部電路如下，這是一個雙MOS管，內部漏極相連。

每一個保護IC控制一組四個MOS管，這四個MOS管進行串并聯組合，Vgs不變的情況下，我們可以根據Rdson幾乎不隨漏極電流變化而變化可以得出，這四個MOS串并聯組合后整體相當于只有一個Vds管壓降。

過充檢測：

保護IC通過Pin5測量電芯電壓，當電壓大到一定程度關閉MOS管，切斷充電，注意兩個保護IC的VSS管腳連接的不是同一個地方，也就是參考GND不一樣。左側的保護IC測量電芯兩端的電壓，而右側的IC測量的是電芯電壓+R5電壓+Vds。右側IC測量的電壓稍微高一些，但是右側IC的過充電壓也高，到底誰先發起過充保護呢？來算一下，假設以最大電流1.2A充電（實際上即將充滿時電流很?。?，假設電芯電壓為4.19V（左側IC未保護），假設Rdson = 4.7毫歐（根據MOS管手冊取值）

右側IC測得的電壓為

UR5 + Vds + Vbat =

1.20.007 + 0.00471.2 + 4.19 = 4.204V

遠沒有達到4.275V，所以是左側IC首先出現過充保護。對于過充保護，右側IC起到備胎的作用，一旦左側IC出現故障可以及時接管。

過放檢測：

左側IC的過放保護電壓是2.5V，右側過放保護電壓是2.3V，兩個值差距較大，當電芯電壓從高壓逐漸降低時，首先是左側IC出現過放保護，切斷輸出。

充電/放電過流檢測：

充電IC通過采集Pin2的電壓來檢測電流，當電壓達到觸發值時關斷MOS管，由于兩個IC的參考GND不一樣，所以計算方法也不一樣。

左側IC的Pin2采集電壓：UR5 + Vds + UR8

右側IC的Pin2采集電壓：Vds + UR8

左側采集的電壓高，兩個IC的充電/過放電流檢測值相同，可見電流增大時，左側IC首先保護，右側IC起到備胎的作用。

注意：

保護板一般都采用測量MOS的導通電壓間接測量電流，這個電壓誤差很大，所以過流檢測誤差很大，當然電池廠設計保護板時都留有余量，對于使用電池一方，不能只依靠保護板來保護電池，合理的設計充電電路以及合理充電算法也是對電池的一種安全保護。