近年來，PDA,、數(shù)字相機(jī),、手機(jī)、可攜式音訊設(shè)備和藍(lán)芽設(shè)備等越來越多的產(chǎn)品采用鋰電池作為主要電源,。鋰電池具有體積小,、能量密度高、無記憶效應(yīng),、循環(huán)壽命高,、高電壓電池和自放電率低等優(yōu)點，與鎳鎘、鎳氫電池不太一樣,，鋰電池必須考慮充電,、放電時的安全性，以防止特性劣化,。針對鋰電池的過充,、過度放電、過電流及短路保護(hù)很重要,，所以通常都會在電池包內(nèi)設(shè)計保護(hù)線路用以保護(hù)鋰電池,。
由于鋰離子電池能量密度高，因此難以確保電池的安全性,。在過度充電狀態(tài)下,，電池溫度上升后能量將過剩，于是電解液分解而產(chǎn)生氣體,，因內(nèi)壓上升而產(chǎn)生自燃或破裂的危險,；反之，在過度放電狀態(tài)下,，電解液因分解導(dǎo)致電池特性及耐久性劣化,，因而降低可充電次數(shù),。
鋰離子電池的保護(hù)電路就是要確保這樣的過度充電及放電狀態(tài)時的安全性,，并防止特性劣化。鋰離子電池的保護(hù)電路是由保護(hù)IC及兩顆功率MOSFET所構(gòu)成,，其中保護(hù)IC監(jiān)視電池電壓,，當(dāng)有過度充電及放電狀態(tài)時切換到以外掛的功率MOSFET來保護(hù)電池，保護(hù)IC的功能有過度充電保護(hù),、過度放電保護(hù)和過電流／短路保護(hù),。
一、過度充電保護(hù)
過度充電保護(hù)IC的原理為：當(dāng)外部充電器對鋰電池充電時,，為防止因溫度上升所導(dǎo)致的內(nèi)壓上升,，需終止充電狀態(tài)。此時,，保護(hù)IC需檢測電池電壓,，當(dāng)?shù)竭_(dá)4.25V時（假設(shè)電池過充點為4.25V）即激活過度充電保護(hù)，將功率MOSFET由開轉(zhuǎn)為切斷,，進(jìn)而截止充電,。
另外，還必須注意因噪音所產(chǎn)生的過度充電檢出誤動作,，以免判定為過充保護(hù),。因此，需要設(shè)定延遲時間，并且延遲時間不能短于噪音的持續(xù)時間,。
二,、過度放電保護(hù)
在過度放電的情況下，電解液因分解而導(dǎo)致電池特性劣化,，并造成充電次數(shù)的降低,。采用鋰電池保護(hù)IC可以避免過度放電現(xiàn)象產(chǎn)生，實現(xiàn)電池保護(hù)功能,。
過度放電保護(hù)IC原理：為了防止鋰電池的過度放電狀態(tài),，假設(shè)鋰電池接上負(fù)載，當(dāng)鋰電池電壓低于其過度放電電壓檢測點（假定為2.3V）時將激活過度放電保護(hù),，使功率MOSFET由開轉(zhuǎn)變?yōu)榍袛喽刂狗烹?，以避免電池過度放電現(xiàn)象產(chǎn)生，并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機(jī)模式,，此時的電流僅0.1μA,。
當(dāng)鋰電池接上充電器，且此時鋰電池電壓高于過度放電電壓時,，過度放電保護(hù)功能方可解除,。另外，考慮到脈沖放電的情況,，過放電檢測電路設(shè)有延遲時間以避免產(chǎn)生誤動作,。
三、過電流及短路電流
因為不明原因（放電時或正負(fù)極遭金屬物誤觸）造成過電流或短路,，為確保安全,，必須使其立即停止放電。
過電流保護(hù)IC原理為,，當(dāng)放電電流過大或短路情況產(chǎn)生時,，保護(hù)IC將激活過（短路）電流保護(hù)，此時過電流的檢測是將功率MOSFET的Rds（on） 當(dāng)成感應(yīng)阻抗用以監(jiān)測其電壓的下降情形,，如果比所定的過電流檢測電壓還高則停止放電,，運算公式為：
V- = I × Rds（on） × 2（V- 為過電流檢測電壓，I 為放電電流）
假設(shè) V- = 0.2V,，Rds（on） = 25mΩ,，則保護(hù)電流的大小為 I = 4A
同樣地，過電流檢測也必須設(shè)有延遲時間以防有突發(fā)電流流入時產(chǎn)生誤動作,。
通常在過電流產(chǎn)生后,，若能去除過電流因素（例如馬上與負(fù)載脫離），將會恢復(fù)其正常狀態(tài),，可以再進(jìn)行正常的充放電動作,。
近年來,，PDA、數(shù)字相機(jī),、手機(jī),、可攜式音訊設(shè)備和藍(lán)芽設(shè)備等越來越多的產(chǎn)品采用鋰電池作為主要電源。鋰電池具有體積小,、能量密度高,、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命高,、高電壓電池和自放電率低等優(yōu)點,，與鎳鎘、鎳氫電池不太一樣,，鋰電池必須考慮充電,、放電時的安全性，以防止特性劣化,。針對鋰電池的過充,、過度放電、過電流及短路保護(hù)很重要,，所以通常都會在電池包內(nèi)設(shè)計保護(hù)線路用以保護(hù)鋰電池,。
由于鋰離子電池能量密度高，因此難以確保電池的安全性,。在過度充電狀態(tài)下,，電池溫度上升后能量將過剩，于是電解液分解而產(chǎn)生氣體,，因內(nèi)壓上升而產(chǎn)生自燃或破裂的危險,；反之,，在過度放電狀態(tài)下,，電解液因分解導(dǎo)致電池特性及耐久性劣化，因而降低可充電次數(shù),。
鋰離子電池的保護(hù)電路就是要確保這樣的過度充電及放電狀態(tài)時的安全性,，并防止特性劣化。鋰離子電池的保護(hù)電路是由保護(hù)IC及兩顆功率MOSFET所構(gòu)成,，其中保護(hù)IC監(jiān)視電池電壓,，當(dāng)有過度充電及放電狀態(tài)時切換到以外掛的功率MOSFET來保護(hù)電池，保護(hù)IC的功能有過度充電保護(hù),、過度放電保護(hù)和過電流／短路保護(hù),。
一、過度充電保護(hù)
過度充電保護(hù)IC的原理為：當(dāng)外部充電器對鋰電池充電時,，為防止因溫度上升所導(dǎo)致的內(nèi)壓上升,，需終止充電狀態(tài)。此時，保護(hù)IC需檢測電池電壓,，當(dāng)?shù)竭_(dá)4.25V時（假設(shè)電池過充點為4.25V）即激活過度充電保護(hù),，將功率MOSFET由開轉(zhuǎn)為切斷，進(jìn)而截止充電,。
另外,，還必須注意因噪音所產(chǎn)生的過度充電檢出誤動作，以免判定為過充保護(hù),。因此,，需要設(shè)定延遲時間，并且延遲時間不能短于噪音的持續(xù)時間,。
二,、過度放電保護(hù)
在過度放電的情況下，電解液因分解而導(dǎo)致電池特性劣化,，并造成充電次數(shù)的降低,。采用鋰電池保護(hù)IC可以避免過度放電現(xiàn)象產(chǎn)生，實現(xiàn)電池保護(hù)功能,。
過度放電保護(hù)IC原理：為了防止鋰電池的過度放電狀態(tài),，假設(shè)鋰電池接上負(fù)載，當(dāng)鋰電池電壓低于其過度放電電壓檢測點（假定為2.3V）時將激活過度放電保護(hù),，使功率MOSFET由開轉(zhuǎn)變?yōu)榍袛喽刂狗烹?，以避免電池過度放電現(xiàn)象產(chǎn)生，并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機(jī)模式,，此時的電流僅0.1μA,。
當(dāng)鋰電池接上充電器，且此時鋰電池電壓高于過度放電電壓時,，過度放電保護(hù)功能方可解除,。另外，考慮到脈沖放電的情況,，過放電檢測電路設(shè)有延遲時間以避免產(chǎn)生誤動作,。
三、過電流及短路電流
因為不明原因（放電時或正負(fù)極遭金屬物誤觸）造成過電流或短路,，為確保安全,，必須使其立即停止放電。
過電流保護(hù)IC原理為,，當(dāng)放電電流過大或短路情況產(chǎn)生時,，保護(hù)IC將激活過（短路）電流保護(hù)，此時過電流的檢測是將功率MOSFET的Rds（on） 當(dāng)成感應(yīng)阻抗用以監(jiān)測其電壓的下降情形,，如果比所定的過電流檢測電壓還高則停止放電,，運算公式為：
V- = I × Rds（on） × 2（V- 為過電流檢測電壓,，I 為放電電流）
假設(shè) V- = 0.2V，Rds（on） = 25mΩ,，則保護(hù)電流的大小為 I = 4A
同樣地,，過電流檢測也必須設(shè)有延遲時間以防有突發(fā)電流流入時產(chǎn)生誤動作。
通常在過電流產(chǎn)生后,，若能去除過電流因素（例如馬上與負(fù)載脫離）,，將會恢復(fù)其正常狀態(tài)，可以再進(jìn)行正常的充放電動作,。
四,、鋰電池保護(hù)IC的新功能
除了上述的鋰電池保護(hù)IC功能之外，下面這些新的功能同樣值得關(guān)注：
1.充電時的過電流保護(hù)
當(dāng)連接充電器進(jìn)行充電時突然產(chǎn)生過電流（如充電器損壞）,，電路立即進(jìn)行過電流檢測,，此時Cout將由高轉(zhuǎn)為低，功率MOSFET由開轉(zhuǎn)為切斷,，實現(xiàn)保護(hù)功能,。
V- = I × Rds（on） × 2
（I 是充電電流,；Vdet4,，過電流檢測電壓，Vdet4 為 -0.1V）
2.過度充電時的鎖定模式
通常保護(hù)IC在過度充電保護(hù)時將經(jīng)過一段延遲時間,，然后就會將功率MOSFET切斷以達(dá)到保護(hù)的目的,，當(dāng)鋰電池電壓一直下降到解除點（過度充電滯后電壓）時就會恢復(fù)，此時又會繼續(xù)充電→保護(hù)→放電→充電→放電,。這種狀態(tài)的安全性問題將無法獲得有效解決,，鋰電池將一直重復(fù)著充電→放電→充電→放電的動作，功率 MOSFET的柵極將反復(fù)地處于高低電壓交替狀態(tài),，這樣可能會使MOSFET變熱,，還會降低電池壽命，因此鎖定模式很重要,。假如鋰電保護(hù)電路在檢測到過度充電保護(hù)時有鎖定模式,，MOSFET將不會變熱,，且安全性相對提高很多,。
在過度充電保護(hù)之后，只要充電器連接在電池包上,，此時將進(jìn)入過充鎖定模式,。此時，即使鋰電池電壓下降也不會產(chǎn)生再充電的情形,，將充電器移除并連接負(fù)載即可恢復(fù)充放電的狀態(tài),。
3.減少保護(hù)電路組件尺寸
將過度充電和短路保護(hù)用的延遲電容器整合在到保護(hù)IC里面,，以減少保護(hù)電路組件尺寸。
五,、對保護(hù)IC性能的要求
1.過度充電保護(hù)的高精密度化
當(dāng)鋰離子電池有過度充電狀態(tài)時,，為防止因溫度上升所導(dǎo)致的內(nèi)壓上升，須截止充電狀態(tài),。保護(hù)IC將檢測電池電壓,，當(dāng)檢測到過度充電時，則過度充電檢測的功率 MOSFET使之切斷而截止充電,。此時應(yīng)注意的是過度充電的檢測電壓的高精密度化,，在電池充電時，使電池充電到飽滿的狀態(tài)是使用者很關(guān)心的問題,，同時兼顧到安全性問題,，因此需要在達(dá)到容許電壓時截止充電狀態(tài)。要同時符合這兩個條件,，必須有高精密度的檢測器,，目前檢測器的精密度為25mV，該精密度將有待于進(jìn)一步提高,。
2.降低保護(hù)IC的耗電
隨著使用時間的增加,，已充過電的鋰離子電池電壓會逐漸降低，最后低到規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)值以下,，此時就需要再度充電,。若未充電而繼續(xù)使用，可能造成由于過度放電而使電池不能繼續(xù)使用,。為防止過度放電,，保護(hù)IC必須檢測電池電壓，一旦達(dá)到過度放電檢測電壓以下,，就得使放電一方的功率MOSFET切斷而截止放電,。但此時電池本身仍有自然放電及保護(hù)IC的消耗電流存在，因此需要使保護(hù)IC消耗的電流降到最低程度,。
3.過電流／短路保護(hù)需有低檢測電壓及高精密度的要求
因不明原因?qū)е露搪窌r必須立即停止放電,。過電流的檢測是以功率MOSFET的Rds（on）為感應(yīng)阻抗，以監(jiān)視其電壓的下降,，此時的電壓若比過電流檢測電壓還高時即停止放電,。為了使功率MOSFET的Rds（on）在充電電流與放電電流時有效應(yīng)用，需使該阻抗值盡量低,，目前該阻抗約為20mΩ～30mΩ,，這樣過電流檢測電壓就可較低。
4.耐高電壓
電池包與充電器連接時瞬間會有高壓產(chǎn)生,，因此保護(hù)IC應(yīng)滿足耐高壓的要求,。
5.低電池功耗
在保護(hù)狀態(tài)時,，其靜態(tài)耗電流必須要小0.1μA。
6.零伏可充電
有些電池在存放的過程中可能因為放太久或不正常的原因?qū)е码妷旱偷?V,，故保護(hù)IC需要在0V時也可以實現(xiàn)充電,。
六、保護(hù)IC發(fā)展展望
如前所述,，未來保護(hù)IC將進(jìn)一步提高檢測電壓的精密度,、降低保護(hù)IC的耗電流和提高誤動作防止功能等，同時充電器連接端子的高耐壓也是研發(fā)的重點,。 在封裝方面,，目前已由SOT23-6逐漸轉(zhuǎn)向SON6封裝，將來還有CSP封裝,，甚至出現(xiàn)COB產(chǎn)品用以滿足現(xiàn)在所強(qiáng)調(diào)的輕薄短小要求,。
在功能方面，保護(hù)IC不需要整合所有的功能,，可根據(jù)不同的鋰電池材料開發(fā)出單一保護(hù)IC,，如只有過充保護(hù)或過放保護(hù)功能，這樣可以大幅減少成本及尺寸,。
當(dāng)然,，功能組件單晶體化是不變的目標(biāo)，如目前手機(jī)制造商都朝向?qū)⒈Ｗo(hù)IC,、充電電路以及電源管理IC等周邊電路與邏輯IC構(gòu)成雙芯片的芯片組,，但目前要使功率MOSFET的開路阻抗降低，難以與其它IC整合,，即使以特殊技術(shù)制成單芯片,，恐怕成本將會過高。因此,，保護(hù)IC的單晶體化將需一段時間來解決,。