出售：简单可靠的锂电池保护方案 [复制链接]

最近买了些锂电池，尤其是没有保护板的，打算串并联成电池组。但锂电池骄气，担心万一过流短路，因此设计了一个简单的锂电池保护电路，借这里人气旺盛贴在此处，虽然题目上说“出售”，那只是靠题罢了，实际售价为0，无偿提出供讨论。

电路很简单，元件很容易廉价获得，适用范围很宽，可以适应2节－4节串连电压，保护电流可以通过元件参数选择，附加电路不消耗电流，保护特性也比较理想，原理如下：
正常没有负载时，三极管得不到偏置而截至，因此场效应管得到栅压并导通，输出端子为全电池电压，同时附加电路不耗电。正常使用时，场效应管ds压降比较低，一般为0.2v以下，以上状态仍然保持，附加电路仍然不耗电。当过流甚至短路时，场效应管ds压降升高，达到0.45v或更高时，三极管开始导通，并把栅极电压拉下，正反馈使得场效应管很快截止。此时若流经外部端子仅有很少的电流（或者哪怕有几m的导通电阻），则三极管就会持续导通、效应管保持截止。一旦外部负载完全撤掉，则三极管就会恢复正常的截至状态，供电也将恢复正常。

参数的选择：
1、栅极电阻200k。事实上可以在100k到1m之间都可以。太小则保护状态有点消耗，太大可靠性降低。
2、基极电阻300k。类似选取。
3、电容。这主要是在接通电源瞬间提供大电流通路，以免电容负载不能加载。时间常数与基极电阻配合，可取1ms－3ms，图上选择0.005uf。
4、三极管。几乎任何小功率的硅管都可以。我要用9014。
5、场效应管。主要是选择低压的管子，导通电阻要合适。导通电阻＝0.5v/保护电流。假设保护电流为5a，那么就应该选择导通电阻为0.1欧左右的。我自己想装一个12ah的，保护电流25a，那么我就选择0.07欧的irf540四个并联。一般来讲，可以选择保护电流＝2c/h。也就是说，为容量电流的2倍。例如2ah的，可选4a保护。安装时，一般不用接散热片，因为功耗很小。

有人可能会问三极管导通电压不是0.7v吗，为什么你用0.5v？因为我这里是微小电流使用，导通电压就是0.5v左右。
还有人问充电怎么办？我是想用另外一根线路，加些二极管。事实上，每3个电池串连也想加上防互放二极管（肖）。

1个小时前在开会，想到此线路。下班后纸上画出用数码拍好上图。没经过验证，等回去试验一下。

补充：已经试验成功，文字稍有调整，图上电容应取0.005uf。

ding

最初由 bg2vo 发表
最近买了些锂电池，尤其是没有保护板的，打算串并联成电池组。但锂电池骄气，担心万一过流短路，因此设计了一个简单的锂电池保护电路，借这里人气旺盛贴在此出，虽然题目上说“出售”，那只是靠题罢了，实际售价为0，无偿提出供讨论。
电路很简单，元件很容易廉价获得，适用范围很宽，可以适应2节－4节串连电压，保护电流可以通过元件参数选择，附加电路不消耗电流，保护特性也比较理想，原理如下：
正常没有负载时，三极管得不到偏置而截至，因此场效应管得到栅压并导通，输出端子为全电池电压。正常使用时，场效应管ds压降比较低，一般为0.2v以下，以上状态仍然保持，附加电路不耗电。当过流甚至短路时，场效应管ds压降升高，达到0.45v或更高时，三极管开始导通，并把栅极电压拉下，正反馈使得场效应管很快截止。此时若流经外部端子仅有很少的电流（或者哪怕有几m的导通电阻），则三极管就会持续导通、效应管保持截止。一旦外部负载完全撤掉，则三极管就会恢复正常的截至状态，供电也将恢复正常。
参数的选择：
1、栅极电阻200k。事实上可以在100k到1m之间都可以。太小则保护状态有点消耗，太大可靠性降低。
2、基极电阻300k。类似选取。
3、电容。这主要是在在接通电源瞬间提供大电流通路，以免电容负载不能加载。时间常数与基极电阻配合，可取10ms－30ms，图上选择0.05uf。
4、三极管。几乎任何小功率的硅管都可以。我用的是9014。
5、场效应管。主要是选择低压的管子，导通电阻要合适。导通电阻＝0.45v/保护电流。假设保护电流为5a，那么就应该选择导通电阻为0.1欧左右的。我自己想装一个12ah的，保护电流25a，那么我就选择了0.018欧的irf540。一般来讲，可以选择保护电流＝2c/h。也就是说，为容量电流的2倍。例如2ah的，可选4a保护。
有人可能会问三极管导通电压不是0.7v吗，为什么你用0.45v？因为我这里是微小电流使用，导通电压就是0.45v左右。
还有人问充电怎么办？我是想用另外一根线路，加个二极管。事实上，每3个电池串连也想加个防互方二极管（肖）。
1个小时前在开会，想到此线路。下班后纸上画出数码拍好上图。没经过验证，等回去试验一下。

up

谢谢帮顶，好东西大家分享，该电路特点总结：
简单、可靠、元件廉价易得到；
适应范围宽、保护特性良好；
压降很低、正常使用没有功耗。

不错~

谢谢各位评价，应该说明的是，这里的保护只保护放电，包含过流、短路，尽管不是智能的、无温度监测的简单电路，但很有效。
刚才用几个元件直接搭焊试验了一下，一切正常，与事先描述的一样，使用一个irf540，7.4v电压输出，7a不保护，但10a保护。10a时，电流表只是轻微的晃动一下就回0了，直接短路输出端，电流表也同样轻微晃动一下而已。只是感觉时间常数应该取的小点，取原来的1/10左右为合适，并根据电容负载的大小而调整。另外，irf540的导通电阻记错了，首贴已相应改动。注意图上的电容应该取0.005uf，即5000pf。

最初由 cdcd01 发表
一   可充电锂离子电池是目前手机中应用最广泛的电池，但它较为“娇气”，在使用中不可过充、过放(会损坏电池或使之报废)。因此，在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏。 锂离子电池充电要求很高，要保证终止电压精度在1%之内，目前各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的ic，以保证安全、可靠、快速地充电。
　　现在手机已十分普遍，手机中一部分是镍氢电池，但灵巧型的手机则是锂离子电池。正确地使用锂离子电池对延长电池寿命是十分重要的。锂离子电池是目前应用最为广泛的锂电池，它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式，并且有由几个电池串联在一起组成的电池组。 锂离子电池的额定电压为3.6v(有的产品为3.7v)。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关：阳极材料为石墨的4.2v；阳极材料为焦炭的4.1v。不同阳极材料的内阻也不同，焦炭阳极的内阻略大，其放电曲线也略有差别，如图1所示。一般称为4.1v锂离子电池及4.2v锂离子电池。现在使用的大部分是4.2v的，锂离子电池的终止放电电压为2.5v～2.75v(电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不同)。低于终止放电电压继续放电称为过放，过放对电池会有损害。
　　锂离子电池不适合用作大电流放电，过大电流放电时会降低放电时间(内部会产生较高的温度而损耗能量)。因此电池生产工厂给出最大放电电流，在使用中应小于最大放电电流。 锂离子电池对温度有一定要求，工厂给出了充电温度范围、放电温度范围及保存温度范围。 锂离子电池对充电的要求是很高的，它要求精密的充电电路以保证充电的安全。终止充电电压精度允差为额定值的±1%(例如:充4.2v的锂离子电池，其允差为±0.042v)，过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。锂离子电池充电电流应根据电池生产厂的建议，并要求有限流电路以免发生过流(过热)。一般常用的充电率为0.25c～1c（c是电池的容量，如c=800mah，1c充电率即充电电流为800ma）。在大电流充电时往往要检测电池温度，以防止过热损坏电池或产生爆炸。
　　锂离子电池充电分为两个阶段：先恒流充电，到接近终止电压时改为恒压充电，其充电特性如图2所示。这是一种800mah容量的电池，其终止充电电压为4.2v。电池以800ma(充电率为1c)恒流充电，开始时电池电压以较大的斜率升压，当电池电压接近4.2v时，改成4.2v恒压充电，电流渐降，电压变化不大，到充电电流降为1/10c(约80ma)时，认为接近充满，可以终止充电(有的充电器到1/10c后启动定时器，过一定时间后结束充电)。 锂离子电池在充电或放电过程中若发生过充、过放或过流时，会造成电池的损坏或降低使用寿命。
　　应用注意事项:
　　锂离子电池应用注意事项除与上述不可充电的锂电池相同外，在充电方面还应注意以下几点：
  1. 锂离子电池有4.1v及4.2v终止充电的不同品种，因此在充电时注意的是4.1v的电池不能用4.2v的充电器充电，否则会有过充的危险(4.1v与4.2v的充电器用的充电器ic是不同的!)。  
  2. 对电池充电时，其环境温度不能超过产品特性表中所列的温度范围。
  3. 不能反向充电。
  4. 不能用充镍镉电池的充电器(充三节镍镉电池的)来充锂离子电池(虽然额定电压一样，都是3.6v)，但充电方式不同，容易造成过充。
　　 在放电方面应注意以下几点：
  1. 锂离子电池放电电流不能超过产品特性表中给出最大放电电流。放电电流较大时，会产生较高的温度(损耗能量)，减少放电时间，若电池中无保护元件会产生过热而损坏电池。
  2. 不同温度下放电曲线是不同的，如图5所示。从图中可以看出，在不同的温度下，其放电电压及放电时间也不同。在-20℃放电时情况最差。
二，，单独使用电芯没有保护板，极易损坏，而且是彻底损坏，不可修复，充电不能靠保护板，保护板的动作电压是4.35--4.50v左右，仅靠保护板来检测会严重缩短电池使用次数。
郑州东明的充电电路，

其实没有那么严格，不过冲是最重要的，过放问题都不是很大，小电流冲起来就行了。恒压充电（电流最好不要超过1c)，充满自停，不要超过上限就很安全，宁低毋高。

我的锂电池全部没有保护板，用得很好。锂电大电流放电的确性能的确不如ni-cd和ni-mh，但是相信大容量是所于选择锂电的人最需要的，这就够了。另外，锂电抗低温性能要比ni电好得多，冬天比比就知道了。

充电不必要找什么所谓的“智能充电器”，“微电脑充电器”，且不说是真电脑还是假电脑，真智能还是假智能，起码那些都是为专门的电池设计的，盲目的拿来冲自制锂电效果差不说，可能会搞坏电池。

我的充电方案很简单，一台维修电源（0-20v，0-2a的就行了），要电压电流可调的，冲几节都可以——调电压就完了；冲多快多慢都可以——调电流就行了。双表头指示，电压电流实时监控，心中有数。过放了？没关系，50ma冲到终止电压，再用正常电流冲就可以了（当然，最好还是少这样）,过冲了？这个不保证，看各个电池了。有的电池很敏感，刚过冲一点，就鼓了——扔了把；有的就好些——过冲一点不要紧，放掉就好了，不会鼓。总之，最好不要过放过冲，这样你的锂电可以用到正常寿命没问题。

你要是同时也是用ni-cd电池的话，维修电源也一样能用的。电压调到10几v（高一点没关系），根据需要的速度限致电流，（电池容量/充电电流）*1.3就是你要充电的时间了，记着时间（时间到的时候电池刚好有点点温），到了就停，ok!

不要太相信“电脑”，其实人脑才是最聪明的！

有关充电电路，我测量了我的两个正规的充电器，都有以下特性（换算成单节电压）：
开始是恒流充电，直到电压位4.15v时，电流开始下降，到4.20v时下降为0，变化为线性。

我也测量了两个手机3.6v 锂电充电器，发现特性都不好，都有过充的现象，一个居然是到4.45v突然截止，难怪我的手机的电池已经鼓了。另一个是充电到4.3v电流都不下降，到了4.8v电流还有50ma。打开一看，里面就是一个lm324和两只三极管，没发现什么稳压的基准，只看到两个二极管，其中一个正接估计是用这个0.7v的不稳定的随温度变化的正向电压做基准的，稳定程度可想而知！

我设计了一个充电电路，用了一个lm317、一个lf431和5个电阻。同样是可以应用于任何电压、任意电流的（可设计成可转换的），待试验成功后贴出来。

>>恒压充电（电流最好不要超过1c)
这是矛盾的，恒压充电怎么能保证开始电流不过大？应该是开始电压低一些、后来逐步调高吧？那就费事了。

同意充电比放电更重要，我的两节给数码用的锂电池也没有保护板。但大容量的电池组，用上放电保护，尤其是短路保护还是放心。

其实还有一个简单的充电方案，就是限流型lm317稳压电源。

最初由 bg2vo 发表
>>恒压充电（电流最好不要超过1c)
这是矛盾的，恒压充电怎么能保证开始电流不过大？应该是开始电压低一些、后来逐步调高吧？那就费事了。

请记住,使用的维修电源的电流是可以调整的,专门有个电位器可以控制电流,充电时的电流是可以调到很小.所以开始充电不用调低电压.

对，这就是所谓限流型稳压。但有的时候限制电流过大，而且不一定连续可调，这对设备要求还是高了点。

所谓简单的充电，应该可以做到开始只设置一次，直到充满结束，都不需要做任何调整，而且，充满后任意长时间的继续“充”，不会过充。毕竟偶尔的人为错误可能很可怕。

顶！

很好

最初由 bg2vo 发表
>>恒压充电（电流最好不要超过1c)
这是矛盾的，恒压充电怎么能保证开始电流不过大？应该是开始电压低一些、后来逐步调高吧？那就费事了。
同意充电比放电更重要，我的两节给数码用的锂电池也没有保护板。但大容量的电池组，用上放电保护，尤其是短路保护还是放心。

不矛盾，其实维修电源限流也就是用限压来实现的，开始冲的时候电流是很大，调节限流电位器就可以限制电流（实际上就是调低电压）。

整个充电过程实际上就是先恒流再恒压的。电池放得比较干净的话，开始充电的时候，电流会比较大，这个时候就限流，保护一下，等到冲到这个电压的上限的时候，在把电流限制调高，或者取消限制就行了，中间调一次而已，不需要逐步调；如果放的不是很干净的话也就不需要调了，放上去冲就完了。

大家都不是每天要对大量的锂电冲电把，多数还是试验性的使用，所以一台带限流的维修电源很适合了，充电效果不错，也便于了解和学习锂电充电方面的知识。当然，真要到了需要大批量冲的时候维修电源就不行了。

加个保护电路当然好啊，不过大多数成品的保护电路都不是为大电流放电设计的，有的电流大一点就保护了，有的电压低一点就截止了，或多或少影响电池的发挥。有些锂电池（特别是方块型的）本身会带有一个保险，短路或者过流的话还能起到保护作用。总的来说有保护电路好处还是多些，不过没有也不打紧。放电的时候指示灯变暗就不要再用了，该充电了。

最初由 bg2vo 发表
对，这就是所谓限流型稳压。但有的时候限制电流过大，而且不一定连续可调，这对设备要求还是高了点。
所谓简单的充电，应该可以做到开始只设置一次，直到充满结束，都不需要做任何调整，而且，充满后任意长时间的继续“充”，不会过充。毕竟偶尔的人为错误可能很可怕。

想限制到多少就可以限制到多少，电位器连续可调，维修电源本身就可以实现。

“简单的充电”结果是很简单，但是实现起来不很简单，电池充电除了这种“简单”还有什么更高的要求呢？

维修电源限流，是往下限，不是往上调，只要电压设定不高于上限充电电压，电池接上去充多久都可以，顶多到限流的电压点就停了，没有充满而已，绝对不会过充。

1、有维修电源的人毕竟是少数
2、我正在弄一个电路，争取把这个“简单的电源”实现也简单

最初由 bg2vo 发表
1、有维修电源的人毕竟是少数
2、我正在弄一个电路，争取把这个“简单的电源”实现也简单

其实维修电源不是什么打不了的设备，很便宜，买个全新的就100-200，二手的就相当便宜了，有的人也不少。

您要是成功了就把详细资料给大家共享阿！

充电保护非常有必要,前几天我找到了2节3.6v,1.8ah串联的锂电池,保护板坏了,用8.4v直接给它充电,电流大约2.0a,充了大约1个小时就听到"濮"的一声,有一个电池吐水了,电池也废了.

最初由 slka 发表
充电保护非常有必要,前几天我找到了2节3.6v,1.8ah串联的锂电池,保护板坏了,用8.4v直接给它充电,电流大约2.0a,充了大约1个小时就听到"濮"的一声,有一个电池吐水了,电池也废了.

明知道电流太大了还要冲，不坏才怪，心里有点数得人电池不会坏的。