鋰離子電池是目前市場上的主流可充電電池，具有充放電速度快，放電溫度范圍寬，自放電電流小，無記憶效應，無環境污染等特點。通過不同形式的組合，電池組可為電動工具、無繩真空吸塵器、機器人吸塵器、無人機、ESS、UPS、工業設備等應用提供電源，這就需要采用專業設計的鋰離子電池充放電保護方案。

鋰離子電池的保護

鋰離子電池的保護重要包括過充電保護、過放電保護、過電流及短路保護等。對鋰離子電池充電時，如果容量達到限定就需終止充電狀態，以防止過充而產生意外。為此，保護器件需監測電池電壓，達到電池過充電壓時激活過充電保護功能，中止充電過程。

圖1 . 多節電池串聯用保護電路拓撲

同樣，當鋰離子電池電壓低于過放電電壓檢測點時，即刻激活過放電保護，中止放電狀態，并將電池保持在低靜態電流的待機模式。

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

由于單體鋰離子電池的額定電壓為3.6V，不能滿足醫療、工業和IT設備的供電要求，要將多節鋰離子電池串聯使用，這就需要采用多節鋰離子電池（電池組）保護芯片級聯方案。

保護芯片級聯方案

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

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

如果為10節串聯的鋰離子電池充電，可采用S-8245A系列設計成充放電路徑通用型電路方案（圖2），也可采用S-8245C系列設計成充放電路徑分離型電路方案（圖3）。

圖2 . 采用S-8245A的10節電池串聯用保護電路

圖3 . 采用S-8245C的10節電池串聯用保護電路

圖2和圖3中，兩個保護芯片串聯在一起，由2個N溝道MOSFET做控制開關，保護10節鋰離子電池。這里，D1防止給CO端子施加VDD以上的電壓，FET1防止給VM端子施加VDD以上的電壓。

芯齊齊BOM分析

芯齊齊BOM分析工具顯示，方案核心芯片S-8245A/C具有超溫保護功能，可監測四種類型的溫度，省電功能可解決暗電流造成的電量消耗。該IC由ABLIC開發，采用24引腳SSOP封裝。

圖4 . 10節電池串聯用保護電路BOM表

BOM表中的三個MOS管均為N溝道FET，CFET作為充電快關，DFET用作放電開關。兩個用于過熱保護的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：湯梓紅