Le normali schede di protezione per batterie al litio solitamente includono circuiti integrati di controllo, interruttori MOS, resistori, condensatori e dispositivi ausiliari FUSE, PTC, NTC, ID, memoria, ecc. Tra questi, il circuito integrato di controllo controlla l'interruttore MOS per condurre in tutte le condizioni normali, rendendo la cella della batteria e il circuito esterno conduttori. Quando la tensione della cella della batteria o la corrente del circuito superano il valore specificato, controlla immediatamente l'interruttore MOS per spegnersi, proteggendo la sicurezza della cella della batteria.

In condizioni normali della scheda di protezione, Vdd è di livello alto, Vss, VM è di livello basso, DO e CO sono di livello alto. Quando viene modificato un parametro di Vdd, Vss, VM, il livello di DO o CO cambierà.

1. Stato normale

In condizioni normali, entrambi i pin "CO" e "DO" di N1 nel circuito emettono alta tensione ed entrambi i MOSFET sono in uno stato conduttivo. La batteria può caricarsi e scaricarsi liberamente. A causa della piccola impedenza di conduzione dei MOSFET, che di solito è inferiore a 30 milliohm, la loro resistenza di conduzione ha un impatto minimo sulle prestazioni del circuito.

2. Protezione da sovraccarico

Il metodo di carica richiesto per le batterie agli ioni di litio è corrente costante/tensione costante. Nella fase iniziale della carica, si tratta di una carica a corrente costante. Man mano che il processo di carica procede, la tensione salirà a 4,2 V (a seconda del materiale dell'elettrodo positivo, alcune batterie richiedono un valore di tensione costante di 4,1 V), quindi passerà alla carica a tensione costante finché la corrente non diminuisce.

Durante il processo di carica della batteria, se il circuito del caricabatterie perde il controllo, la tensione della batteria supererà i 4,2 V e continuerà la carica a corrente costante. A questo punto, la tensione della batteria continuerà a salire. Quando la tensione della batteria viene caricata fino a superare i 4,3 V, le reazioni chimiche collaterali della batteria si intensificheranno, causando danni alla batteria o problemi di sicurezza.

In una batteria con circuito di protezione, quando il circuito integrato di controllo rileva che la tensione della batteria raggiunge 4,28 V (determinato dal circuito integrato di controllo e diversi circuiti integrati hanno valori diversi), il pin "CO" passerà da alta tensione a tensione zero, facendo sì che T1 passi da conduzione a spegnimento, interrompendo così il circuito di carica e impedendo al caricabatterie di caricare la batteria, fornendo protezione da sovraccarico. A questo punto, grazie alla presenza del diodo incorporato VD1 di T1, la batteria può scaricare carichi esterni tramite questo diodo.

C'è ancora un tempo di ritardo tra il circuito integrato di controllo che rileva che la tensione della batteria supera 4,28 V e l'emissione del segnale di spegnimento T1. La lunghezza di questo tempo di ritardo è determinata da C2 e di solito è impostata su circa 1 secondo per evitare errori di valutazione causati da interferenze.

3. Protezione da scarica eccessiva

Durante il processo di scarica dei carichi esterni, la tensione della batteria diminuirà gradualmente. Quando la tensione della batteria scende a 2,5 V, la sua capacità è stata completamente scaricata. Se la batteria continua a scaricare il carico in questo momento, causerà danni permanenti alla batteria.

Durante il processo di scarica della batteria, quando il circuito integrato di controllo rileva che la tensione della batteria è inferiore a 2,3 V (questo valore è determinato dal circuito integrato di controllo e diversi circuiti integrati hanno valori diversi), il suo pin "DO" cambierà da alta tensione a tensione zero, causando il passaggio di T2 dalla conduzione allo spegnimento, interrompendo così il circuito di scarica e impedendo alla batteria di scaricare nuovamente il carico, fornendo protezione da scarica eccessiva. A questo punto, grazie alla presenza del diodo corporeo integrato di T2 VD2, il caricabatterie può caricare la batteria tramite questo diodo.

Poiché la tensione della batteria non può essere ulteriormente ridotta nello stato di protezione da scarica eccessiva, è necessario che la corrente di consumo del circuito di protezione sia estremamente ridotta. A questo punto, il circuito integrato di controllo entrerà in uno stato di bassa potenza e il consumo energetico dell'intero circuito di protezione sarà inferiore a 0,1 μ A. C'è anche un tempo di ritardo tra il momento in cui il circuito integrato di controllo rileva che la tensione della batteria è inferiore a 2,3 V e il momento in cui invia un segnale di spegnimento T2. La lunghezza di questo tempo di ritardo è determinata da C2 e di solito è impostata su circa 100 millisecondi per evitare errori di valutazione causati da interferenze.