鋰離子電池單體工作電壓高、體積小、重量輕、能量密度高、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)，是目前市場(chǎng)上的主流可充電電池。鋰離子電池技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，例如充放電速度快，放電溫度范圍寬，自放電電流小，無(wú)記憶效應(yīng)，無(wú)環(huán)境污染等，可組合成面向不同用途的電池組來滿足電動(dòng)工具、無(wú)繩真空吸塵器、機(jī)器人吸塵器、無(wú)人機(jī)、ESS、UPS、工業(yè)設(shè)備等應(yīng)用，這就需要采取專業(yè)的充放電保護(hù)措施。

鋰離子電池保護(hù)

鋰離子電池的保護(hù)重點(diǎn)包括過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、過電流及短路保護(hù)等。對(duì)鋰離子電池充電時(shí)，如果容量達(dá)到限定就需終止充電狀態(tài)，以防止過充而產(chǎn)生意外。為此，保護(hù)器件需監(jiān)測(cè)電池電壓，達(dá)到電池過充電壓時(shí)激活過充電保護(hù)功能，中止充電過程。

圖1 . 多節(jié)電池串聯(lián)用保護(hù)電路拓?fù)?/p>

同樣，當(dāng)鋰離子電池電壓低于過放電電壓檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，即刻激活過放電保護(hù)，中止放電狀態(tài)，并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機(jī)模式。

在充放電過程中，如果鋰離子電池的放電電流過大或出現(xiàn)短路情況，保護(hù)器件將激活過電流保護(hù)功能。

由于單體鋰離子電池的額定電壓為3.6V，不能滿足醫(yī)療、工業(yè)和IT設(shè)備的供電要求，要將多節(jié)鋰離子電池串聯(lián)使用，這就需要采用多節(jié)鋰離子電池（電池組）保護(hù)芯片級(jí)聯(lián)方案。

保護(hù)芯片級(jí)聯(lián)方案

為了讓3～12節(jié)鋰離子電池串聯(lián)工作，電源管理方案廠商開發(fā)了各種多節(jié)鋰離子電池（電池組）保護(hù)芯片。例如，S-8245A/C系列保護(hù)IC直接控制外部FET，以保護(hù)電池免于發(fā)生過充電或過放電。除常見的過充電、過放電以及過流保護(hù)功能外，該IC還具有超溫保護(hù)功能，使得電路配置更為安全，其省電功能可預(yù)防暗電流在運(yùn)輸過程中造成電池組容量損失。

該系列過充檢測(cè)電壓精度為±20mV，功耗低，最高值僅為20uA。開關(guān)管腳可用于保護(hù)3、4或5芯串聯(lián)電池。S-8245A/C系列的串聯(lián)功能可為6芯或6芯以上的電池配置保護(hù)電路，以適應(yīng)各種應(yīng)用。

圖2 . 六節(jié)電池串聯(lián)用保護(hù)電路（左圖為采用S-8245A的充放電路徑通用；右圖為采用S-8245C的充放電路徑分離）

如圖2所示，可將兩個(gè)S-8245A保護(hù)芯片串聯(lián)在一起構(gòu)成充放電路徑通用方案（左），或者將兩個(gè)S-8245C保護(hù)芯片串聯(lián)在一起構(gòu)成充放電路徑分離方案（右）。

由2個(gè)N溝道MOSFET做控制開關(guān)，保護(hù)6節(jié)鋰離子電池。這里，D1防止給CO端子施加VDD以上的電壓，F(xiàn)ET1防止給VM端子施加VDD以上的電壓。

BOM元器件選擇

方案核心芯片S-8245A/C由ABLIC開發(fā)，采用24引腳SSOP封裝。該IC的超溫保護(hù)功能可監(jiān)測(cè)四種類型的溫度，省電功能可解決暗電流造成的電量消耗。

圖3 . 六節(jié)電池串聯(lián)用保護(hù)電路BOM表

BOM表中，三個(gè)MOS管均為N溝道FET，CFET作為充電快關(guān)，DFET用作放電開關(guān)。兩個(gè)用于過熱保護(hù)的NTC熱敏電阻電阻值(25℃)為10kΩ±1%，最大電壓5V，最大工作電流0.1mA，工作溫度范圍-40℃ to 125℃。

審核編輯：符乾江