文章目錄
簡介
單節鋰電池保護芯片DW01V
過電壓充電保護及恢復過程
過電壓放電保護及恢復過程
過電流放電和電池短路保護及恢復過程
簡介
我們在設計需求要使用鋰電池的產品時，需要對鋰電池進行保護電路設計，在此基礎上才可以進行充電電路設計。對於鋰電池的充電電路的設計之前有講解，這裡就不在介紹，感興趣的朋友可以去我頭條文章查看。那麼鋰電池的保護電路如何設計呢？這篇文章將給你解答。
我們在瞭解鋰電池的基礎知識後，我們會知道，鋰電池需要做過電壓充電保護、過電壓放電保護、過流放電保護、短路保護等。所以我們在設計鋰電池保護電路的時候，至少要實現以上保護功能。
下面我就介紹下市場上常用的一種保護方案，單節鋰電池保護芯片DW01和Nmos管8205A組成的保護方案。類似的單節鋰電池保護芯片有很多，都是大同小異，我們在對芯片選型時可以根據成本、供應的穩定和實際情況選擇。下面我就以DW01V芯片進行介紹。
單節鋰電池保護芯片DW01V
DW01V是單節鋰離子或鋰聚合物電池的理想保護芯片。DW01V是一款高精度的鋰電池保護電路。正常狀態下，如果對電池進行充電，則DW01V可能會進入過電壓充電保護狀態；同時，滿足一定條件後，又會恢復到正常狀態。如果對電池放電，則可能會進入過電壓放電保護狀態或過電流放電保護狀態；同時，滿足一定條件後，也會恢復到正常狀態。
我們先來看下DW01V的引腳相關信息，如下圖：
DW01V引腳信息及封裝
DW01V引腳描述
再看下它的內部框圖和典型應用電路吧，如下圖：
DW01V內部框圖
DW01V典型應用電路圖
DW01V部分參數如下表，其他參數詳情請查驗手冊。
DW01V部分參
在正常狀態下，DW01V由電池供電，其VDD端電壓在過電壓充電保護閾值VOC和過電壓放電保護閾值VOD之間，VM端電壓在充電器檢測電壓（VCHG）與過電流放電保護閾值（VEDI）之間，COUT端和DOUT端都輸出高電平，外接充電控制N-MOS管Q1和放電控制N-MOS管Q2均導通。此時，既可以使用充電器對電池充電，也可以通過負載使電池放電。
過電壓充電保護及恢復過程
對電池進行充電，如果使VDD端電壓升高超過過電壓充電保護閾值VOC，且持續時間超過過電壓充電保護延遲時間tOC，則DW01V將使充電控制端COUT由高電平轉為VM端電平（低電平），從而使外接充電控制N-MOS管Q1關閉，充電迴路被"切斷"，即DW01V進入過電壓充電保護狀態。
有以下兩種條件可以使DW01V從過電壓充電保護狀態恢復到正常狀態：
1）電池由於"自放電"使VDD端電壓低於過電壓充電恢復閾值VOCR；
2）通過負載使電池放電（注意，此時雖然Q1關閉，但由於其體內二極管的存在，使放電迴路仍然存在），當VDD端電壓低於過電壓充電保護閾值VOC，且VM端電壓高於過電流放電保護閾值VEDI（在Q1導通以前，VM端電壓將比VSS端高一個二極管的導通壓降）。DW01V恢復到正常狀態以後，充電控制端COUT將輸出高電平，使外接充電控制N-MOS管Q1回到導通狀態。DW01V進入過電壓充電保護狀態後，如果外部一直接有充電器，致使VM電壓小於充電器檢測電壓（VCHG），那麼即使當其VDD降至VOCR以下，DW01V也不會恢復到正常狀態。此時必須去掉充電器，DW01V才會回到正常狀態。
過電壓放電保護及恢復過程
正常狀態下，如果電池放電使VDD端電壓降低至過電壓放電保護閾值VOD，且持續時間超過過電壓放電保護延遲時間tOD，則DW01V將使放電控制端DOUT由高電平轉為VSS端電平（低電平），從而使外接放電控制N-MOS管Q2關閉，放電迴路被"切斷"，即DW01V進入過電壓放電保護狀態。同時，VM端電壓將通過內部電阻RVMD被上拉到VDD。在過電壓放電保護狀態下，VM端（亦即VDD端）電壓總是高於電池短路保護閾值VSHORT，滿足此條件後，電路會進入"省電"的低功耗模式。此時，VDD端的電流將低於0.7μA。
對於處在低功耗模式下電路，如果對電池進行充電（同樣，由於Q2體內二極管的存在，此時的充電迴路也是存在的），使DW01V電路的VM端電壓低於電池短路保護閾值VSHORT，則它將恢復到過電壓放電保護狀態，此時，放電控制端DOUT仍為低電平，Q2還是關閉的。
如果此時停止充電，由於VM端仍被RVMD上拉到VDD，大於電池短路保護閾值VSHORT，因此DW01V又將回到低功耗模式；
只有繼續對電池充電，當VDD端電壓大於過電壓放電保護閾值VOD時，DW01V才可從過電壓放電保護狀態恢復到正常狀態。
如果不使用充電器，由於電池去掉負載後的"自升壓"，可能會使VDD端電壓超過過電壓放電恢復閾值VODR，此時DW01V也將從過電壓放電保護狀態恢復到正常狀態；
DW01V恢復到正常狀態以後，放電控制端DOUT將輸出高電平，使外接充電控制N-MOS管Q2回到導通狀態。
過電流放電和電池短路保護及恢復過程
正常狀態下，通過負載對電池放電DW01V電路的VM端電壓將隨放電電流的增加而升高。如果放電電流增加使VM端電壓超過過電流放電保護閾值VEDI，且持續時間超過過電流放電保護延遲時間tEDI，則DW01V進入過電流放電保護狀態；
如果放電電流進一步增加使VM端電壓超過電池短路保護閾值VSHORT，且持續時間超過短路延遲時間tSHORT，則DW01V進入電池短路保護狀態。
DW01V處於過電流放電/電池短路保護狀態時，DOUT端將由高電平轉為VSS端電平，從而使外接放電控制N-MOS管Q2關閉，放電迴路被"切斷" ；
同時，VM端將通過內部電阻RVMS連接到VSS，放電負載取消後，VM端電平即變為VSS端電平。
在過電流放電/電池短路保護狀態下，當VM端電壓由高降低至低於過電流放電保護閾值VEDI，且持續時間超過過電流放電恢復延遲時間tEDIR，則DW01V可恢復到正常狀態。因此，在過電流放電/電池短路保護狀態下，當所有的放電負載取消後，DW01V即可"自恢復"DW01V恢復到正常狀態以後，放電控制端DOUT將輸出高電平，使外接充電控制N-MOS管Q2回到導通狀態。
鋰電池保護電路工作狀態圖
好了，這個鋰電池保護電路暫時就介紹到這裡，其他更多詳情還是多查閱手冊吧。歡迎大家評論交流，如果覺得我這篇文章寫到很好到話，就轉發出去分享給更多到朋友吧。最後歡迎大家點贊評論轉發收藏，跟多好文章歡迎關注我——單片機嵌入式愛好者。這裡先透露下，下一篇文件介紹設計一個充電寶電路，期待的就關注我吧。
閱讀更多 單片機嵌入式愛好者 的文章
