锂电池PACK包电路方案

锂电池PACK包的电路方案

锂电池，因为能量密度大，也就是相同重量的电池，它能装的电能比其他类型的电池要多，这就是它为什么那么受工程师欢迎的原因之一。但是，你们知道吗？工程师经常说的锂电池，它其实有两层含义。一层含义，就是我们说的锂电池电芯；另外一层含义，就是工程师说的锂电池PACK包。这两层含义，是完全不同的。相比较而言，锂电池PACK包，它是在锂电池电芯的基础上，增加了充放电管理的功能。而锂电池电芯，就是一个纯粹的电芯，里面不含任何的电路保护功能，就像一个普通的干电池一样，里面没有任何东西。干电池，如果外部连接的电路短路了，干电池也就短路了。但锂电池PACK包就不一样了，因为除了电芯，它还有充放电的管理功能，即使外部连接的电路短路了，锂电池电芯也不会因为短路过流而烧坏。所以问题来了，锂电池PACK包，它里面的管理电路方案，工程师该如开发呢？

01 CJ5123芯片

CJ5123芯片是一个单节锂电池充放电管理功能的芯片，里面集成了过充电压检测功能和过流检测功能，也集成了过放电压检测功能和过流检测功能。怎么有两个过流检测功能？是不是有些模糊？呵呵~一个过流检测功能是在充电的时候，防止出现过大的充电电流；另一个过流检测功能是锂电池在放电的时候，防止出现过大的放电电流；比如锂电池连接的外部电路短路，就是锂电池在放电的时候出现的一个过流现象。但如果加了CJ5123芯片开发的充放电管理功能，那就不会再出现这个现象了。

CJ5123芯片
CJ5123芯片是一个小封装SOT23-6L的尺寸，所以只适合一个锂电池PACK包的方案。其中过充电压的检测值为4.1V~4.6V，过放电压的检测值为2.4V~2.6V。也就是说，用CJ5123芯片的方案开发出的锂电池PACK包，在充电的时候，它可以把最后的充电电压限制在4.1V~4.6V之间。比如工程师在开发一个锂电池PACK包的项目，需要设计一个充电电压最高不能超过4.2V的方案，CJ5123芯片就可以满足。放电的时候呢？也是类似的，CJ5123芯片的方案可以把锂电池最后放电的电压限制在2.4V ~2.6V之间，中间的任何一个电压值都可以实现。

02 锂电池PACK包的电路方案

芯片哥选用CJ5123芯片作为核心，做了一个锂电池PACK包的电路方案

锂电池PACK包的电路方案
在这个电路中，左边的电池就是连接的锂电池，只需少量的几个器件，2个电阻、1个电容和2个N沟道MOS管就可以了。在充电的时候，电流是从PACK+流入，经过锂电池正极，然后从锂电池负极和Q2的MOS管，最后从PACK-流出。放电的时候，也就是锂电池给外部的电路负载供电的时候，电流是从锂电池正极流出，经过PACK+，然后经过外部的电路负载，再流入PACK-和Q1的MOS管，最后流入到锂电池的负极。Q1的MOS管，只有在锂电池PACK包放电的时候才会被CJ5123芯片控制打开导通，其他的时候都是关闭的；Q2的MOS管，只有在锂电池PACK包充电的时候才会被CJ5123芯片控制打开导通，其他的时候都是关闭的。这两个MOS管的型号，用的比较多的是8205，这个型号工程师都比较熟悉吧，哈哈。电阻R2是一个关键器件，它的大小，直接决定了充放电的电流阈值。具体的关系，可以查看一下CJ5123芯片的数据手册。

锂电池PACK包的电路方案补充

一方面是再介绍得详细一点，另一方面是并不是所有的工程师都能从芯片的规格书查找到想要的内容，尤其是刚进入电子行业开发的初级工程师。

CJ5123芯片的锂电池PACK包的电路方案
电池PACK包，主要对内部的锂电池提供4种保护第一种保护，过充电保护。当外部的充电器，通过锂电池PACK包的PACK+和PACK-对其进行充电，一段时间后，锂电池的电压会逐渐升高，直到升高到锂电池的充电截止电压，比如4.2V，正常来讲，充电器就不再充电了。但这是正常情况下，还有非正常情况下呢。如果充电器一直还在充电呢，锂电池的电压可能会继续升高，如果升高到CJ5123芯片的保护电压，比如到了4.4V，就会触发芯片内部的比较器，使得芯片会关闭Q2的MOS管，从而电路就不能继续充电了。这就起到了充电保护的功能。
第二种保护，过放电保护。当锂电池PACK包对负载供电，一段时间后，锂电池的电压就会慢慢下降，比如下降到了2.4V，CJ5123芯片就会被触发，启动芯片内部的比较器，使得Q1的MOS管会关闭，也就电路会断路了，开路了。这就防止锂电池的过度放电了。
第三种保护，充电过流保护。前面两种是针对锂电池的电压，后面两种是针对锂电池的电流。CJ5123芯片通过检测VDD引脚的电压，就能判断锂电池的电压是否过充了还是过放了。CJ5123芯片通过检测V-引脚的电压，就能判断锂电池的电流是否充电过流了还是放电过流了。在充电的时候，如果充电的电流使得电阻R2的电压超过了CJ5123芯片的阈值-0.12V，比如V-引脚的电压达到了-0.10V，芯片就会关闭Q2的MOS管。这就相当于强制关闭了充电功能，起到了过流充电的保护。问题是，充电过流保护，具体是多大的充电电流呢？这个嘛，就取决于Q2的MOS管导通内阻RDS的阻值以及Q1的MOS管的体二极管压降。
第四种保护，放电过流保护。锂电池PACK包在给负载提供电源的时候，如果负载消耗的电流过大，比如使得V-引脚的电压达到了0.16V，超过了放电流过保护的阈值电压0.15V，则会触发CJ5123芯片的保护机制，使得Q1的MOS管就会关闭，电路也会断路。同样地，与之类似，放电过流保护，具体是多大的放电电流呢？它也是取决于Q1的MOS管导通内阻RDS的阻值以及Q2的MOS管的体二极管压降。
这4种保护就构成了一个完整的锂电池PACK包的电路功能。介绍完了，芯片哥再来说一个新的锂电池PACK包的电路方案，方案的内容是基本相同的，就是选择的核心芯片是其他的型号AP9234L。