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三／四节串联锂电池保护系统设计 1 系统概述 该保护系统采用精工电子三／四节串联锂离子可充电电池专用充、 放电保护 IC S-8254 构建一级保护。 S-8254 系列 内置高精度电压检测电路和延迟电路，针对各节电池进行高精度电压检测，实现单节过充电保护和单节过放电保护， 并具备三段过电流检测功能，通过外接电容可设置过充电检测延迟时间、过放电检测延迟时间和过电流检测延迟时间 1(过电流检测延迟时间 2 和过电流检测延迟时间 3 在芯片内部被固定 )。该系统采用精工电子 S-8244 系列内置高精度 电压检测电路和延迟电路的锂离子可充电电池二级保护专用 IC 实现电池的单节二级充电保护， 其保护延迟时间可通过 外接电容的容值来设置。 图 1 为四节电池串联使用时的保护系统原理图。 S-8254 通过 SEL 端子可以实现电池三节串联用或四节串联用的切换； S-8244 则通过电阻 R22 短路第四节电池电压 检测端子 VCC3 和 VSS 即可用作三节电池串联使用时的二级保护。 2 各保护功能的实现 S-8254 系列充、放电保护电压和过电流检测电压以 50 mV 为进阶单位， S-8244 系列过充电检测电压以 5 mV 为进 阶单位，系统根据不同场合的使用需求，可以选择相应适合的型号。现以图 1 保护系统为例，采用 S-8254AAVFT 和 S-8244AAPFN 作为保护 IC ，具体说明各保护功能的实现过程。 2 ．1 过放电保护 通常状态下， S-8254 放电控制用端子 DOP 为 VSS( 电池 4 的负电压 ) 电位，放电 MOS 管 QDISl ，QDIS2 处于导通 状态，系统可正常进行放电工作。当检测到某节电池电压低于 2 ．7 V(VDLn) ，且这种状态保持在 TDL(TDL 时间由过 放电检测延迟端子 CDT 外接电容 CS 决定 ) 以上时， DOP 端子的电压变为 VDD( 电池 1 的正电压 ) 电位，放电 MOS 管关 闭，停止放电， 这种状态称为过放电状态。 进入过放电状态后， VMP 端子电压经电阻 R3 由负载下拉至 VDD ／2 以下， S-8254 转为休眠状态； 断开负载后， VMP 端子电压经电阻 R9 、充电 MOS 管 QCHRl 和 QCHR2 由 VDD 上拉至 VDD ／2 以上且低于 VDD ，S-8254 退出休眠状态。当所有电池电压都在 3 ．0 V(VDUn) 以上时，过放电状态被解除，系统 恢复正常放电工作。 2 ．2 过电流、短路保护 该系统采用 2 个并联的 20 m Ω 功率电阻 RS1，RS2 用于过电流检测。当放电电流大于 20 A 时，过电流 1，2 检测 端子 VINI 和 VSS 之间的电压差大于过电流检测电位 1 VI0V1(O ．2 V) ，且这种状态保持在 TIOVl(TIOVl 时间由过电 流 1 检测延迟端子 CDT 外接电容 C3 决定 ) 以上时， DOP 端子的电压变为 VDD 电位，放电 MOS 管关闭，停止放电， 进入过电流 1保护状态。在过电流状态下， VMP 端子电压经电阻 R3 由负载下拉至 VSS ；断开负载后， VMP 端子电压 经 IC 内部 RVMD 电阻被上拉至过电流检测电位 3 VIOV3( 电池 1 的正电压 VC1～ 1．2 V) 以上，过电流状态解除， 系统 恢复正常放 电。当放电电流大于 50 A 时， VINI 和 VSS 之间的电压差大于过电流检测电位 2 VIOV2(0 ．5 V) ，且这种状态保持在 TIOV2(1 ms) 以上时， 进入过电流 2 保护状态。 当负载出现短路时， 过电流 3 检测端子 VMP 的电压被瞬间拉至 VIOV3 以下 (检测延迟时间 TI0V3 为 300 μs) ，系统进入短路保护 ( 过电流 3 保护 )状态。 2 ．3 过充电保护 为了确保电池的安全性，该系统对于过充电状态采取了两级保护措施。首先，当检测到某节电池电压高于