锂离子电池充放电保护方案

锂离子电池是目前市场上的主流可充电电池，具有充放电速度快，放电温度范围宽，自放电电流小，无记忆效应，无环境污染等特点。通过不同形式的组合，电池组可为电动工具、无绳真空吸尘器、机器人吸尘器、无人机、ESS、UPS、工业设备等应用提供电源，这就需要采用专业设计的锂离子电池充放电保护方案。

锂离子电池的保护

锂离子电池的保护重要包括过充电保护、过放电保护、过电流及短路保护等。对锂离子电池充电时，如果容量达到限定就需终止充电状态，以防止过充而产生意外。为此，保护器件需监测电池电压，达到电池过充电压时激活过充电保护功能，中止充电过程。

图1 . 多节电池串联用保护电路拓扑

同样，当锂离子电池电压低于过放电电压检测点时，即刻激活过放电保护，中止放电状态，并将电池保持在低静态电流的待机模式。

在充放电过程中，如果锂离子电池的放电电流过大或出现短路情况，保护器件将激活过电流保护功能。

由于单体锂离子电池的额定电压为3.6V，不能满足医疗、工业和IT设备的供电要求，要将多节锂离子电池串联使用，这就需要采用多节锂离子电池（电池组）保护芯片级联方案。

保护芯片级联方案

为了让3～12节锂离子电池串联工作，电源管理方案厂商开发了各种多节锂离子电池（电池组）保护芯片。例如，S-8245A/C系列保护IC直接控制外部FET，以保护电池免于发生过充电或过放电。除常见的过充电、过放电以及过流保护功能外，该IC还具有超温保护功能，使得电路配置更为安全，其省电功能可预防暗电流在运输过程中造成电池组容量损失。

S-8245A/C系列的串联功能可为6芯或6芯以上的电池配置保护电路，以适应各种应用。该系列过充检测电压精度为±20mV，功耗低，最高值仅为20uA。开关管脚可用于保护3、4或5芯串联电池。

如果为10节串联的锂离子电池充电，可采用S-8245A系列设计成充放电路径通用型电路方案（图2），也可采用S-8245C系列设计成充放电路径分离型电路方案（图3）。

图2 . 采用S-8245A的10节电池串联用保护电路

图3 . 采用S-8245C的10节电池串联用保护电路

图2和图3中，两个保护芯片串联在一起，由2个N沟道MOSFET做控制开关，保护10节锂离子电池。这里，D1防止给CO端子施加VDD以上的电压，FET1防止给VM端子施加VDD以上的电压。

芯齐齐BOM分析

芯齐齐BOM分析工具显示，方案核心芯片S-8245A/C具有超温保护功能，可监测四种类型的温度，省电功能可解决暗电流造成的电量消耗。该IC由ABLIC开发，采用24引脚SSOP封装。

图4 . 10节电池串联用保护电路BOM表

BOM表中的三个MOS管均为N沟道FET，CFET作为充电快关，DFET用作放电开关。两个用于过热保护的NTC热敏电阻电阻值(25℃)为10kΩ±1%，最大电压5V，最大工作电流0.1mA，工作温度范围-40℃ to 125℃。

　　审核编辑：汤梓红