电池充电保护电路图，电子短路保护电路图

下图展示了锂离子电池保护电路的核心构造。此保护电路由多个关键组件构成，包括两个MOSFET（V1，V2），一个掌控全局的控制IC（N1）以及一系列阻容元件。而控制IC是整个电路的大脑，它时刻监控电池电压和环路电流，并精准控制两个MOSFETs的栅极。

锂离子电池保护机制的工作原理如下：

1. 正常状态：

在常规情况下，电路中N1的“CO”和“DO”引脚输出高电压，使得两个MOSFETs处于开启状态，电池可以自由地进行充放电。由于MOSFET的导通电阻极小，通常小于30mΩ，其对电路性能的影响可以忽略不计。

保护电路的消耗电流仅为A级，通常小于7mA。

2. 过充电保护：

锂离子电池的充电方式通常为恒流/恒压。在充电过程中，如果充电器电路失控，电池电压可能超过4.2V（或根据正极材料的不同，有些电池要求4.1V的恒压值）。当电池电压超过这个安全阈值时，控制IC会检测到这一危险情况。

当电池电压接近4.28V（这一数值由控制IC设定）时，控制IC会迅速作出反应，“CO”引脚将转变为零电压，使V2关闭，从而切断充电电路。尽管充电中断，但电池仍可通过V2的体二极管VD2对外部负载放电。这个过程中的时间延迟由C3决定，通常设定为大约1秒，以防范因干扰导致的误判。

3. 过放电保护：

当电池向外部负载放电时，其电压会逐渐降低。当电池电压降至2.5V时，电量已完全耗尽。若继续放电，将对电池造成永久性损害。当控制IC检测到电池电压低于2.3V（这一数值由控制IC设定）时，“DO”引脚会发生变化，使V1关闭，切断放电电路。尽管电池无法继续供电，但充电器仍可通过二极管为电池充电。在这一过放电保护状态下，控制IC将进入低功耗模式，整个保护电路的功耗将降低到极低水平。控制IC在检测到电池电压变化和执行关闭V1操作之间存在由C3决定的时间延迟，通常约为100毫秒。

4. 过电流保护：

锂离子电池厂家通常规定最大放电电流不得超过2C（C=电池容量/小时）。过大的电流可能导致电池永久性损坏或安全问题。在正常放电过程中，当回路电流超过设定值时，控制IC会检测到MOSFET两端因导通电阻产生的电压变化。如果检测到异常电流，控制IC会在短时间内关闭V1以保护电池。这一时间延迟由C3决定，通常约为13毫秒。

5. 短路保护：

在电池向负载放电时，如果回路电流大到一定程度（如U<0.9V），控制IC会迅速判断为负载短路。“DO”引脚会迅速转变，使V1关闭，切断放电回路，实现短路保护。这一过程的延迟时间极短，通常小于7微秒。其工作原理与过流保护类似，主要差异在于判断方法和保护延时时间的不同。

此保护电路精心设计，以确保电池的安全运行，为锂离子电池提供全面的保护机制。