短
路
控
制
IC
P+
P-
P+和P-短路
4、均衡原理
为什么要加均衡：电芯在生产过程中由于工艺的差异不 可能做到让每一个电芯的电压内阻等做到完全一致，所 以在串联使用的过程中，内阻大的电芯先放完电，又先 充饱电，长期这样使用久了，各个串联电芯的容量和电 压的差异也越来越明显。容量小的那节电芯每次都滿充 滿放，而容量大的电芯都是浅充浅放，容量大的电芯不 能得到完全利用，从而影响整组电池的使用寿命。
由聚合物树酯基体及分布在里面的导电粒子组成，在正常
情况下，导电粒子在树酯中构成导电通路，器件表现为低
阻抗，电路中有过流发生时，流经PTC的大电流产生的热 量使聚合物树酯基体体积臌胀，因而切断导电粒子间的连 接，从而对电路的过流起保护作用。当故障解除后，方可
自动恢复到初始状态，保证电路正常工作。
通路
受热基体膨胀 故障解除基体恢复初始状态
•保护板上主要有控制IC、MOS及电阻、电 容，保险丝，PTC,NTC等。
•目前动力电池保护板常用的保护方案有： 精工、理光、美之美、凹凸、TI、凌特、 MCU等。
电阻 电容 PCB
保护IC
MOS管
保护板元器件简介
1、电阻：起限流、采样作用；
2、电容：对直流电而言电阻值“∞“，对交流电而言 阻 值接近零，电容两端电压不能突变，能起瞬间 稳压作用，滤波作用；
断路
5、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。
6、 MOS管：保护板动作的开关器件，把它 想象成一个低内阻的可控开关就可以了。当电 池组发生异常时，MOS管关断，开关断开，停 止放电，电池组得到保护。
均衡的目的：使各电芯电压保持一致，最大限度的增加 PACK的放电容量，延长PACK的使用寿命。
目前最通用的均衡方式主要分为两种，一种就是耗能式 的，另一种就是能量转移式的。
耗能式就是通过电阻对电压高的电芯进行放电，损耗掉一部份 的电量，以达到电芯电压一致的目的，这种均衡方式成本相对 比较便宜，均衡效率低，均衡电池一般在几十到两百毫安左右， 效果不是很好，目前普通保护板上应用的比较多。
过充保护电压一般设置为: 三元锰酸锂为4.2-4.3V之间， 磷酸铁锂为3.65-3.9V之间。
过
过
电
放
充
控
控
制
IC
制
量
+
-
充电
过
过
电
放
充
控
控
制
IC
制
量
+
-
充电
过
过
放
充
控
控
制
IC
制
+
-
充电
4.2-4.3V 3.8-4.1V
电 量
2．过放电保护
电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电 过程逐渐降低，当电池电压降至2.7V（磷酸铁锂一般 为2.0-2.5V)时,其容量差不多已被完全放光,此时如果继 续让电池对负载进行放电,将造成电池的永久性破坏.
3、FUSE：熔断保险丝，起过流保护作用；
4、PTC： PTC是Positive temperature coefficient的 缩写，意即正温度系数电阻，（温度越高，阻值越 大），可以防止电池高温放电和不安全的大电流的发 生，即过流保护作用。
PTC器件采用高分子材料聚合物，通过严格的工艺制成，
过放保护电压一般设置为: 三元锰酸锂为2.7-3.0V之 间.磷酸铁锂为3.65-3.9V之间
过 放
电
控
制
IC
量
放电
+
-
LOAD
电
IC
量
放电
+
LOADIC+ NhomakorabeaLOAD
放电 -
电 压
2.0-2.5V
3．过电流保护
在通常放电状态下，放电电流达到或超过过流 保护电流门限值，且这个状态持续在过电流检测延 迟时间以上时，保护IC的“DO”脚即输出低电平， 将放电控制的MOS管开关断开，停止放电。当P+、 P-之间的阻抗达到自动恢复阻抗以上时，过电流状 态恢复。
• 术语：过充，即充电电压超出上述电压；过放，即放 电截止电压低于上述放电电压．
2. 锂离子电池过充，过放的后果会是什么呢 • 过充：电池内会产生大量气体，使内部压力迅
速上升，倒致电池
爆炸
• 过放：缩短电池寿命，直接损坏致电池报废．
锂电池之所以需要保护，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，因此锂电池的应用总要 有一个保护电路，锂电池组件总会跟着 一块精致的保护板出现。
7、主控IC：过充保护、过放保护、过流保 护及短路保护进行检测及控制。相当人体大脑， 当保护板出现异常，IC发出信号给MOS管，关 断充放电回路。
1、导通电阻：
定义：MOS管导通时保护板放电回路的输出阻抗。又称保 护板内阻。
对开保护板来说，内阻越小越好，最好是为0，但是由于 保护板上存在走线，MOS管等元器件，这些元器件和线路 都存在一定的阻抗，所以保护板肯定会存在一定的阻抗。 一般手机数码类电池保护板的阻抗为50mR左右，而动力 电池保护板由于电流比较大，要求保护板的阻抗比较低， 一般不超过10mR。
一.保护板的由来 二.保护板的分类 三.保护板主要元器件和保护方案 四.保护板的几项实用指标 五.保护板的工作原理
1. 不同材料电池的电压特性.
• 磷酸铁锂系列（厂标充电截止电压≤3.65Ｖ，放电截 止电压≥2.0Ｖ）；三元系列（充电截止电压≤4.2Ｖ， 放电截止电压≥2.7Ｖ）；锰酸锂系列（充电截止电 压≤4.2Ｖ，放电截止电压≥2.7Ｖ） ．
3、电流能力 保护板作为锂电芯的安全保护器件,既要在设备的正常工
作电流范围内,能可靠工作,又要在当电池被意外短路或过流时 能迅速动作,使电芯得到保护.
4、机械性能、温度适应能力、抗静电能力 保护板必须能通过国标规定的震动，冲击试验；保护板在
-40到85℃能安全工作,能经受±15KV的非接触ESD静电测试.
耗能式均衡图
电压低于均 衡电压门限
电池电压
电压高于均 衡电压门限
开关闭合，电阻对电芯 放电，启动均衡
电压低于均 衡电压门限
值得注意的是过流保护延时，它也是要根据不同 的产品做相应的调整，此值不宜过长，也不宜过短。 以防止外界干扰而造成误判.
电流
IC
门限
放电 -
过
流
控
制
IC
+
-
放电
电流 门限
4.短路保护
电池在对负载放电过程中， 若输出端P+和P-短路，控 制IC判断为负载短路，其 “DO”脚迅速由高电压转 为零电压，使MOS管切断 放电回路，起到保护作用。 当P+、P-之间的阻抗达到 自动恢复阻抗以上时，短 路状态恢复.短路保护的延 迟时间要比过流保护延时 时间短很多, 跟据保护板电 路决定,一搬要小于1ms.
在放电过程中,当控制IC检测到电池电压低于过放 保护电压时,其”DO”脚将由高电压转为零电压,使 MOS放电开关由导通转为断开,从切断放电回路,使电池 无法对负载进行放电,起到过放电保护作用. 当各节电池 电压高于过放恢复电压时，IC的”DO”脚将由零电压 转为高电压,使MOS放电开关由断开转为导通,放电回路 恢复正常。
在带有保护电路的电池中,当控制IC检测到电池电压达 到过充保护电压时,其”CO”脚将由高电压转为零电压 ,使MOS管由导通转为断开,从而切断充电回路,使充电器 无法对电池进行充电,起到保护作用.在控制IC检测到电 池电压超过过充保护电压到关断回路,还有一段延迟时 间,通常设为1秒左右,以避免干扰而造成误判断. 当各节 电池电压低于过充恢复电压时，其IC的”CO”脚将由 零电压转为高电压,使MOS由充电开关由断开转为导通 ，充电回路恢复正常。
分口的保护板由于放电回路不经过充电MOS管，所以相对 来说内阻比同口的保护板相对要小一些。
2、自耗电流
定义：保护板的自身放电电流。 保护板的自耗电流直接影响电池的待机时间，保护板的自 耗电流越小越好，通常手机数码类的保护板的自耗电流小于10 微安.而动力保跟据不同的方案自耗电流在几十到几百微安不 等。
放电MOS管
n节电芯 电芯
过放控
过
制
充
控
制
IC
充电MOS管
充放电端电
+
保护板的工作原理
1．过充电保护
离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期 为恒流充电，随着充电的进行，电压会上升到4.2V （铁理为3.65V)转为恒压充电,直至电流越来越小.电池 在被充电过程中,如果充电器电路失去控制,会使电压超 过4.2V （铁理为3.65V)后继续恒流充电,此时电池电压 仍然会继续上升,电池的化学副反应将加剧,会导致电池 损坏或出现安全问题,使电池的化学反应的可逆笥遭到 破坏,电池寿命严重缩短.
电芯
保护板 NTC
PTC
二、保护板的分类
从充放电回路分可分为同口保护板和分口保护板。 同口保护板：充电和放电回路同一回路。即充放电共用
一个口。 分口保护板：放电和放电回路不同路，即充电和放电口
分开。 从保护板的板分：硬件板，软件板，单层板，多层板 ，双面板，要是组合起来就更多。 所以总的来说，锂电池保护板有很多种，但是工作原 理是基本相同的，只是在个别参数上存在差异。
能量转移式均衡是容量高的电池对容量低电池进行充电，以达 到电量一致的目的。
这种均衡电路复杂，均衡电流比较大，均衡效率比较好，但成 本很高，所以目前普通保护板市场上应用的比较少。