【导读】自从锂离子电池诞生起, 安全问题就一直是个突出的难以解决的问题。而随着手机、平板电脑等便携式电子设备的普及，对电池容量的要求也越来越高, 同时, 要求电池的体积越来越小, 这就要求电池芯的能量密度高, 而危险性也就随之增加。因此, 锂离子电池的?；な遣豢扇鄙俚?，针对不同类型的锂离子电池，不同厂家也提出了不同的保护方案。在本文高级应用工程师对如何进行电路保护提出了几种可行的方案并作了分析和对比。
锂离子电池有多种分类，按照形状可分为：圆柱形和方形；按照电解液状态又可分为：锂离子和锂聚合物电池，目前，移动电源所用电池芯大多为圆柱形的18650 cell（直径18mm, 长度65mm）和方形的锂聚合物电池芯。下面从电池结构上来分析其安全性。
1. 圆柱形锂离子电池（18650）
电池芯内部有PPTC（可恢复保险器件）用于过温度及过电流?；?。当电池芯温度过高或电流过大时，PPTC 会变成高阻状态，从而阻断电池芯充放电电流，避免电池起火爆炸。
MHP-TA 及 PPTC 紧贴电池芯的设计可以使 MHP-TA 和 PPTC 更好的感测电池温度，当电池温度异常升高时可以呈现高阻，阻碍电池的充放电电流，确保电池的安全使用。
?；さ缏房煞治讲糠郑褐鞫榧；ぃū；?IC 和 MOSFET），又称为一级?；?，被动组件?；ぃ∕HP，PTC，Fuse），又称为二级?；?。一级保护电路主要是针对电池的过充、过放、过载及短路进行 保护，采用IC 检测电池电压及充放电电流去控制 MOSFET 导通或关断从而保证锂电池工作在安全状态。
几种不同的电池保护方案
1.（Safety IC + MOSFET）+ Fuse
这种放案里的 Fuse 有三种：热保险丝， 普通电流保险丝，慢断型电流保险丝。
热保险丝可以较好的?；さ绯匦颈苊庖蚍⑷榷钠鸹鸨?，而且成本较低。但是，由于电流大小、环境温度、电路板温度及电池芯温度都容易引起热保险丝的误动作，其不可恢复特性使得这种方案的应用有一定的局限性。
普通电流保险丝成本低，对于电池的过充电?；ばЧ患眩蛭洳荒芨胁獾绯匦镜奈露?。电池短路容易烧断保险丝，不可恢复，电池报废，因此，这种保护方案主要应用于低端的锂电池。
慢 断型电流保险丝的动作时间长于 Safety IC 的过电流?；ざ魇奔?，这就保证了 Safety IC 作为主动组件的第一级?；ぷ饔?，不会触发作为二级?；さ谋Ｏ账浚绯卮τ诎踩刺?。这种方案对于电池芯的过充电?；ばЧ患眩窃诘绯匦景踩那疤嵯?， 此种方案可以满足 LPS 的要求。
2.（Safety IC + Mosfet）+ PTC/MHP
A. 由于电路参数设计不当或组件故障导致?；さ缏肥敌?。
B. 锂电池芯本身不合格，即使正常充电也有可能起火爆炸。
基 于以上原因，国际上针对锂电池的安规标准明确要求锂电池在一级?；なУ那榭鱿驴梢园踩浞诺?。因此，为了让锂电池的应用更加安全，在一级?；さ缏?（IC/MOSFET）的基础上，又增加了一级被动组件保护，使用可恢复保险器件（PTC 或 MHP）去检测电池芯的温度，当温度异常升高时，PTC 或 MHP 立刻呈现高阻状态，阻碍电池的充放电，从而防止锂电池的起火爆炸，?；ぴ砣缦峦?。由图可知，当电池温度升高时，PTC 动作，充电回路高阻，电流接近零，电池温度迅速下降。
下图为另一个电池温度的试验
上面的试验结果都表明，电池的电极部位是温度最高的，因此，PTC/ MHP 连接电池电极可以有效地防止电池的起火爆炸，这种方案是目前最为有效的，也是被绝大多数电池厂家所采用的。
3. 双（Safety IC + MOSFET）
采用双重主动组件?；た梢蕴峁┍；さ缏返目煽啃裕档捅；ぷ榧氖Ц怕?，同时，可以满足安规的要求。但是，对于电池型的保护并不是非常完善的。
下图是导致电池起火的一些原因。
不论何种原因，锂电池起火爆炸前都表现为电池温度急剧升高，如果没有被动组件 PTC / MHP 感测电池温度，即使双重?；ひ膊荒芊乐沟绯氐钠鸹鸨?。
双重?；さ缏反蟠蠼档土孙绯匦镜墓涞?、短路及反向充电的概率，但是，对于本身就存在问题的电池芯却无能为力，而据统计，大约85% 以上的电池起火爆炸都是因为电池芯本身的问题，所以，单从保护电路防止电池起火作用有限。
总结
随着锂电池芯能量密度不断提高，安全性会更加受到重视，基于上述几种锂电池保护方案的分析比较，(Safety IC + MOSFET) + PTC/MHP ?；し桨父苡行У胤乐癸绯卦谑褂霉讨蟹⑸鸹鸨?，目前，这种方案是应用最为广泛的，性价比也是最高的。
本文是高级应用工程师 何一兵先生 发表在电路?；げ┛?br />
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