近年来，PDA、数字相机、手机、可携式音讯设备和蓝芽设备等越来越多的产品采用锂电池作为主要电源。锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点，与镍镉、镍氢电池不太一样，锂电池必须考虑充电、放电时的安全性，以防止特性劣化。针对锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护很重要，所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池。

锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC或TCO等电流器件协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即时控制电流回路的通断;PTC或TCO在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。

保护板通常包括控制IC、MOS开关、JEPSUN捷比信精密电阻及辅助器件NTC、ID存储器,PCB等。其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻(数十毫秒)控制MOS开关关断，保护电芯的安全。

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。

ID存储器常为单线接口存储器，ID是Identification 的缩写即身份识别的意思，存储电池种类、生产日期等信息。可起到产品的可追溯和应用的限制。

PTC是英文Positive Temperature Coefficient的缩写，意思是正温度系数。专业里面通常把正温度系数器件简称为PTC，电池产品里PTC可以防止电池高温放电和不安全的大电流的发生，根据电池的电压、电流密度特性和应用环境，对PTC有专门的要求。

PTC是电池组件产品里一个非常重要的部件，对电池的安全担负着重要使命，它本身的性能和品质也是电池组性能和品质的一个重要因数。

保护板对单一电芯保护时，保护板设计会相对简单，技术性较高的地方在于，比如对动力电池保护板设计需要注意的电压平台问题，动力电池在使用中往往被要求很大的平台电压，所以设计保护板时尽量使保护板不影响电芯放电的电压，这样对控制IC，精密电阻等元件的要求就会很高，一般国产IC能满足大多数产品要求，特殊可以采用进口产品，电流采样电阻则需要使用JEPSUN捷比信电阻，以满足高精密度，低温度系数，无感等要求。对多电芯保护板设计，则有更高的技术要求，按照不同的需要，设计复杂程度各不相同的产品。

主要技术功能：

1、过充保护　2、过放保护　3、过流、短路保护

手机电池启动保护后的解决方法(来源于网络)：

1、用原配的直冲在手机上直接充电，会把电池保护板的保护电路自动冲开。

2、把电池的正负极瞬间短路，看到电极片上有火花就行了，多试几次，然后再用直充充电。

3、找个5V的直流电，用正负极轻触电池的正负极，多试几次，再用原充电器充。

原理

电池保护板工作原理

锂电池保护板根据使用IC,电压等不同而电路及参数有所不同,常用的保护IC有8261,DW01+,CS213,GEM5018等，其中精工的8261系列精度更好，当然价钱也更贵。后面几种都是台湾出的，国内次级市场基本都用DW01+和CS213了，下面以DW01+ 配MOS管8205A(8pin)进行讲解:

锂电池保护板其正常工作过程为:

当电芯电压在2.5V至4.3V之间时，DW01 的第1脚、第3脚均输出高电平(等于供电电压)，第二脚电压为0V。此时DW01 的第1脚 、第3脚电压将分别加到8205A的第5、4脚，8205A内的两个电子开关因其G极接到来自DW01 的电压，故均处于导通状态，即两个电子开关均处于开状态。此时电芯的负极与保护板的P-端相当于直接连通，保护板有电压输出。

保护板过放电保护控制原理:

当电芯通过外接的负载进行放电时,电芯的电压将慢慢降低,同时DW01 内部将通过R1电阻实时监测电芯电压,当电芯电压下降到约2.3V时DW01 将认为电芯电压已处于过放电电压状态，便立即断开第1脚的输出电压，使第1脚电压变为0V，8205A内的开关管因第5脚无电压而关闭。此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的放电回路被切断，电芯将停止放电。保护板处于过放电状态并一直保持。等到保护板的P 与P-间接上充电电压后，DW01 经B-检测到充电电压后便立即停止过放电状态，重新在第1脚输出高电压，使8205A内的过放电控制管导通，即电芯的B-与保护板的P-又重新接上，电芯经充电器直接充电。

保护板过充电保护控制原理:

当电池通过充电器正常充电时,随着充电时间的增加,电芯的电压将越来越高，当电芯电压升高到4.4V时,DW01 将认为电芯电压已处于过充电电压状态，便立即断开第3脚的输出电压，使第3脚电压变为0V，8205A内的开关管因第4脚无电压而关闭。此时电芯的B-与保护板的P-之间处于断开状态。即电芯的充电回路被切断，电芯将停止充电。保护板处于过充电状态并一直保持。等到保护板的P 与P-间接上放电负载后，因此时虽然过充电控制开关管关闭,但其内部的二极管正方向与放电回路的方向相同,故放电回路可以进行放电,当电芯的电压被放到低于4.3V时,DW01 停止过充电保护状态重新在第3脚输出高电压，使8205A内的过充电控制管导通，即电芯的B-与保护板P-又重新接上，电芯又能进行正常的充放电.

保护板短路保护控制原理:

如图所示，在保护板对外放电的过程中，8205A内的两个电子开关并不完全等效于两个机械开关，而是等效于两个电阻很小的电阻，并称为8205A的导通内阻， 每个开关的导通内阻约为30mU 03a9共约为60mU 03a9，加在G极上的电压实际上是直接控制每个开关管的导通电阻的大小当G极电压大于1V时，开关管的导通内阻很小(几十毫欧)，相当于开关闭合，当G极电压小于0.7V以下时，开关管的导通内阻很大(几MΩ)，相当于开关断开。电压UA就是8205A的导通内阻与放电电流产生的电压，负载电流增大则UA必然增大,因UA0.006L×IUA又称为8205A的管压降，UA可以简接表明放电电流的大小。上升到0.2V时便认为负载电流到达了极限值，于是停止第1脚的输出电压，使第1脚电压变为0V、8205A内的放电控制管关闭，切断电芯的放电回路，将关断放电控制管。换言之DW01 允许输出的电流是3.3A，实现了过电流保护。

短路保护控制过程:

短路保护是过电流保护的一种极限形式，其控制过程及原理与过电流保护一样，短路只是在相当于在P P-间加上一个阻值小的电阻(约为0Ω)使保护板的负载电流瞬时达到10A以上，保护板立即进行过电流保护。

发展前景

由于近几年的动力锂电池的飞速发展，无论是生产工艺还是材料技术改进上，或价格的优势，都有相当大的突破，因此它也为多并多串打下坚实的基础。替代铅酸电池的时代越来越近。无论电动自行车还是后备电源，它的市场占有率自然也开始疯狂扩大，这是不可否认的事实。那么，为了电池的安全与寿命，锂电池的有效保护自然也少不了，此时保护板在电池包内也是一个非常核心的部件之一。

理论上来讲，动力多串电池保护板已经没有太多的电子技术含量了，比如电路与软件处理，有太多的选择。其主要是把保护部分如何做到稳定，可靠，更安全，更实用，当然价格也是其中之一。想要真正的想把它做好，那是一件非常复杂细心而又漫长的轮回工作。如果要按经验与技术值的占比比值的话，技术只占20% 。经验要占到80% 。做好动力电池保护板没有个三五年的经验，还是有困难的。当然做好与能做是两回事。为什么会有这样的结论呢?这是有依据的。说实话，保护板的方案电路并不复杂，只要在电池电子行业工作了一两年，设计个电路与抄袭人家一个电路不是什么难事。比如：多串动力电池他主要是高电压，大电流，高内阻工作(微电流)，电池包工作环境的考量等等，这都牵扯到多年的电子专业综合经验。大到要对整个PACK的了解，小到一个电阻,电容或晶体管的选型,或是布板时的注意细节。总的一句话，保护板主要是稳定，可靠，安全的保护电池组，保证电池组的正常安全使用或使用得更久，其它添加的特有技术与功能，都是浮云。

由于锂离子电池能量密度高，因此难以确保电池的安全性。在过度充电状态下，电池温度上升后能量将过剩，于是电解液分解而产生气体，因内压上升而产生自燃或破裂的危险;反之，在过度放电状态下，电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化，因而降低可充电次数。

锂离子电池的保护电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安全性，并防止特性劣化。锂离子电池的保护电路是由保护IC及两颗功率MOSFET所构成，其中保护IC监视电池电压，当有过度充电及放电状态时切换到以外挂的功率MOSFET来保护电池，保护IC的功能有过度充电保护、过度放电保护和过电流/短路保护。其中保护IC为监视电池电压;当有过度充电及放电状态时，则切换以外挂的Power-MOSFET来保护电池，保护IC的功能为： (1)过度充电保护、(2)过度放电保护、(3)过电流/短路保护。以下就这三项功能的保护动作加以说明

(1) 过度充电：

当锂电池发生过度充电时，电池内电解质会被分解，使得温度上升并产生气体，使得压力上升而可能引起自燃或爆裂的危机，锂电池保护IC用意就是要防止过充电的情形发生。

过度充电保护IC原理：

当外部充电器对锂电池充电时，为防止因温度上升所导致的内压上升，需终止充电状况，此时保护IC需检测电池电压，当到达4.25V时(假设电池过充点为4.25V)及激活过充电保护，将Power MOS由ON'OFF,进而截止充电。另外，过充电检出，因噪声所产生的误动作也是必须要注意的，以免判定为过充保护，因此需要延迟时间的设定，而delay time也不能短于噪声的时间。

(2) 过度放电：

在过度放电的情形下，电解液因分解而导致电池特性劣化，并造成充电次数的降低，锂电池保护IC用以保护其过放电的状况发生， 达成保护动作。

过度放电保护IC原理：为了防止锂电池过度放电之状态，假设锂电池接上负载，当锂电池电压低于其过放电电压检测点(假设设定为2.3V)，将激活过放电保护，将Power MOS由ON'OFF,进而截止放电，达成保护以避免电池过放电现象发生， 并将电池保持在低静态电流的状态(standby mode)，此时耗电为0.1uA

当锂电池接上充电器，且此时锂电池电压高于过放电电压时，过放电保护功能方可解除。

另外，为了对于脉冲放电之情形，过放侦测设有延迟时间用以预防此种误动作的发生。

(3) 过电流及短路电流

因为不明原因(放电时或正负极遭金属物误触)造成过电流或短路电流发生，为确保安全，使其停止放电。

电流保护IC原理：

当放电电流过大或短路情况发生时，保护IC将激活过(短路)电流保护，此时过电流的检测是将Power MOS的Rds(on)当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形，若比所定的过电流检测电压还高则停止放电，

公式为：

V-(过电流检测电压)=I(放电电流)*Rds(on)*2

假设V-=0.2V, Rds(on)=25mΩ，则保护电流的大小为I=4A

同样的，过电流检出也必须要设有延迟时间以防有突然的电流流入时，会发生误动作，使其发生保护的误动作。 通常在过电流发生后，若能移除过电流之因素(例如：马上与负载脱离)，就会回复其正常状态，可以再实行正常的充放电动作

锂电池保护IC的新功能：

除了上述的锂电池保护IC功能之外，现在还有一些新的功能值得我们注意，以东瑞电子所代理的"Ricoh"锂电池保护IC为例---R5426

(1) 充电时，过电流之保护：

当连接充电器在充电时突然有过电流发生(充电器损坏)，即发生充电时过电流检测，此时将Cout将由High'Low,Power MOS由ON'OFF,达成保护之动作。

V-(Vdet4过电流检测电压)=I(充电电流)*Rds(on)*2

注：Vdet4为-0.1V

(2) 缩短测试时间：

假设测完一片PCB所需要花的时间为1秒，那100万片则需要100万秒，非常的耗时，同样的也很没有效率，故我们可以利用以下之功能来缩短测试时间。

(A) 当我们将R5426之DS pin open时，此时delay time为规格书上所示

(B) 当我们将R5426之DS pin接VDD时，此时delay time将只有1/90.

(C) 当我们将R5426之DS pin接Vim(min=1.2V,max=VDD-1.1V)，此时将可忽略delay time

(3) 过充时锁住模式(Latch)：

通常保护IC在过充电保护时经过一段延迟时间之后就会将Power MOS关掉(Cout)，用以达到保护的目的，当锂电池电压一直下降到解除点(Overcharge Hysteresis Voltage)时就会回复，此时又会继续的充电，又保护，又放电充电放电，这种情形并不是一种很好的状况且安全性的问题将无法有效的获得解决。

锂电池一直重复着做着充电放电充电放电的动作， Power MOS的Gate将反复的High/Low,这样可能会使MOSFET变热。，也同时对于电池的寿命造成引想，由此可知Latch Mode的重要性。

假如锂电时保护电路在侦测到过充电保护时有Latch Mode,MOSFET将不会变热，且安全性相对的提高许多。在侦测到过充电保护之后，只要有连接充电器在电池包上，此时之状态及到达过充时锁住模式，因此，虽然锂电池的电压一值下降，但不会发生再充电的情形。要解除这个状况，只要将充电器移除并连接负载即可回复充放电的状态。

(4) 缩小保护电路组件：

将过充电和短路保护用的延迟电容给内包到保护IC里面

保护IC的要求：

(A) 过度充电保护的高精化：

当锂离子电池有过度充电状态时，为防止因温度上升所导致的内压上升，须截止充电状态。保护IC将检测电池电压，当检测到过度充电时，则过度充电检测的功率 MOSFET使之切断而截止充电。此时应注意的是过度充电的检测电压的高精密度化，在电池充电时，使电池充电到饱满的状态是使用者很关心的问题，同时兼顾到安全性问题，因此需要在达到容许电压时截止充电状态。要同时符合这两个条件，必须有高精密度的检测器，目前检测器的精密度为25mV,该精密度将有待于进一步提高。

(B) 减低保护IC的耗电流达到过度放电保护目的：

已充过电的锂离子电池电随着使用时间，电池电压会渐减，低到规格标准值以下。此时就需要再度充电。若未充电而继续使用的话，恐就无法再充电了(过放电状态)。而为防止过放电状态，保护IC即要侦测电池电压的状态，一旦到达过放电侦测电压以下，就得使放电一方的Power-MOSFET OFF而截止放电。但此时电池本身仍有自然放电及保护IC的消费电流存在，因此需要使保护IC的耗电流降到的程度。

(C) 过电流/短路保护需有低侦测电压及高精度的要求：

因不明原因导致短路而有大电流耗损时，为确保安全而使之停止放电。在过电流的侦测是以Power MOS的Rds(on)为感应阻抗，以监视其电压的下降，此时的电压若比过电流侦测电压还高时即停止放电。为了使Power MOS的Rds(on)在充电电流与放电电流时有效的应用，需使该阻抗值尽量低，(目前约20mΩ ~30mΩ )。如此，过电流侦测电压就可较低。

(D) 实现耐压值：

电池包与充电器连接时瞬间会有高压产生，因此保护IC因具备有"耐高压的要求(Ricoh的保护IC即可承受到28V)

(E) 低耗电：

当到达保护时，其静态耗电流必须要小(0.1uA)

(F) 零伏可充电：

有些电池在存放的过程中可能因为放太久或不正常的原因导致电压低到0V,故保护IC需要在0V也可以充电的动作

保护IC功能未来发展

如前所述，未来保护IC将进一步提高检测电压的精密度、降低保护IC的耗电流和提高误动作防止功能等，同时充电器连接端子的高耐压也是研发的重点。 在封装方面，目前已由SOT23-6逐渐转向SON6封装，将来还有CSP封装，甚至出现COB产品用以满足现在所强调的轻薄短小要求。

在功能方面，保护IC不需要整合所有的功能，可根据不同的锂电池材料开发出单一保护IC,如只有过充保护或过放保护功能，这样可以大幅减少成本及尺寸。

当然，功能组件单晶体化是不变的目标，如目前手机制造商都朝向将保护IC、充电电路以及电源管理IC等周边电路与逻辑IC构成双芯片的芯片组，但目前要使功率MOSFET的开路阻抗降低，难以与其它IC整合，即使以特殊技术制成单芯片，恐怕成本将会过高。因此，保护IC的单晶体化将需一段时间来解决。