锂电池保护板电路原理图讲解

今天拿到一份电池厂给的锂电池规格书，发现里面有保护板的原理图、PCB layout、BOM，就差给源文件了，看来这玩意也没太多秘密了，看见有电路资料瞬间来兴趣了，分析一下，学习学习。先说下一下这款锂电池的基本参数：

限充电压：4.2V

额定电压：3.7V

放电截止电压：3V

容量：6000mAh（放电至3V）

标准充电电流：0.2C（1.2A）

以上为常用参数，其它参数就不介绍了，下面是保护板原理图。

草草看了一下和其它锂电池保护板相比，这款锂电池采用了两个电池保护IC，稍微复杂一些，负极串有两个小阻值电阻，估计是为了满足客户的电流输出能力而设定的，下面慢慢来分析一下这个保护板电路：

仔细看发现两个保护IC的型号虽然相同，但是后缀不同，查阅规格书发现参数有区别，肯定是有意为之，靠近电芯的IC过充电压低一些，过放电压高一些。两款保护IC参数如下：

这个保护板电路使用两个MS3312 MOS管并联，没找到对应型号的规格书，但是找到了一个PED3312M，参数应该相近，用于电路分析，MOS管内部电路如下，这是一个双MOS管，内部漏极相连。

每一个保护IC控制一组四个MOS管，这四个MOS管进行串并联组合，Vgs不变的情况下，我们可以根据Rdson几乎不随漏极电流变化而变化可以得出，这四个MOS串并联组合后整体相当于只有一个Vds管压降。

过充检测：

保护IC通过Pin5测量电芯电压，当电压大到一定程度关闭MOS管，切断充电，注意两个保护IC的VSS管脚连接的不是同一个地方，也就是参考GND不一样。左侧的保护IC测量电芯两端的电压，而右侧的IC测量的是电芯电压+R5电压+Vds。右侧IC测量的电压稍微高一些，但是右侧IC的过充电压也高，到底谁先发起过充保护呢？来算一下，假设以最大电流1.2A充电（实际上即将充满时电流很小），假设电芯电压为4.19V（左侧IC未保护），假设Rdson = 4.7毫欧（根据MOS管手册取值）

右侧IC测得的电压为

UR5 + Vds + Vbat =

1.20.007 + 0.00471.2 + 4.19 = 4.204V

远没有达到4.275V，所以是左侧IC首先出现过充保护。对于过充保护，右侧IC起到备胎的作用，一旦左侧IC出现故障可以及时接管。

过放检测：

左侧IC的过放保护电压是2.5V，右侧过放保护电压是2.3V，两个值差距较大，当电芯电压从高压逐渐降低时，首先是左侧IC出现过放保护，切断输出。

充电/放电过流检测：

充电IC通过采集Pin2的电压来检测电流，当电压达到触发值时关断MOS管，由于两个IC的参考GND不一样，所以计算方法也不一样。

左侧IC的Pin2采集电压：UR5 + Vds + UR8

右侧IC的Pin2采集电压：Vds + UR8

左侧采集的电压高，两个IC的充电/过放电流检测值相同，可见电流增大时，左侧IC首先保护，右侧IC起到备胎的作用。

注意：

保护板一般都采用测量MOS的导通电压间接测量电流，这个电压误差很大，所以过流检测误差很大，当然电池厂设计保护板时都留有余量，对于使用电池一方，不能只依靠保护板来保护电池，合理的设计充电电路以及合理充电算法也是对电池的一种安全保护。