隨著現代電子行業的迅猛烈發展，筆記本電腦因為其體積小，重量輕，便于攜帶等優點，已逐步替代臺式電腦，走進了千家萬戶，成為現代人工作，學習，生活常用的現代化電子設備。2000年前筆記本電腦的電池，往往采用鎳氫電池進行制造，但由于鎳氫電池重量重，具有記憶效應，在使用的時候，其性能往往不盡人意，自從19世紀，90年代，發明了鋰離子電池，并進行了商品化生產，鋰離子電池的生產工藝不斷改進，其電池的容量也不斷增加，其中以松下，三洋等品牌的鋰離子電池的性能比較優良，在出口的筆記本電腦的電池，多數采用這些品牌的單電池進行組裝，制造成電池組。但鋰離子電池在工作時，其內部進行的化學反應非常劇烈，也具有一定的危險性，所以一般，由鋰離子電池制造加工成的筆記本電池，其保護控制部分，要比由鎳氫電池加工成的筆記本電池要復雜的多。
1 鋰離子電池的結構
鋰離子電池的正極材料為氧化物，常見有氧化錳鋰、氧化鈷鋰、氧化鎳鋰、磷酸鐵鋰等。鋰離子電池的負極材料主要是石墨化碳材料，其導電劑為乙炔黑。其電解質，有碳酸脂和聚合物兩種。鋰離子電池的隔膜采用聚烯微孔隔膜，而且此隔膜在離子今昔功能交換的時候，保液能力好，強度高，抗氧化性能好。最后外殼由鋁殼或塑殼組成。
2 筆記本電腦電池的參數要求
筆記本電腦電池，規定了充放電的一些基本電氣性能，現以單節松下電池，型號為CGR18650，容量為2000mAH，9個單電池進行三并聯再三串聯加工制造成的筆記本電池組為例進行說明：
3 筆記本電池組的保護功能元件
在筆記本電腦的電池中，除了用有保護功能的電路板實現相應的保護功能外，還增加了有獨立保護功能的電子元件，來實現保護功能。
3.1過流保護功能
一般在電池組的的負極輸出端串聯自恢復式熱敏電阻polyswitch LR730，當電流流向負極的時候，在polyswitch上產生的溫度為40℃，電流超過13A或是常溫下超過16A，這個PTC元件就會在幾十秒種內，由之前的低阻狀態變為高阻狀態，將電流限制到足夠小的范圍內，起到過流保護的作用。當過電流問題解除后，熱敏電阻可以自行恢復到初始低電阻導通狀態。
3.2過溫保護功能
由于筆記本電腦電池充放電時是發熱的，當負載短路或其它異常放電情況，而保護電路失效，在極短的時間內會產生很大的電流，使得電池內部溫度急劇升高，在極短的時間內引發一系列的劇烈反映，此時是非常危險的，必須切斷電流，在電池組中間串聯一個溫度保護器件溫度保險絲Thermal fuse顯得尤為重要,，把它用導熱膠，緊貼在電池表面，感受電池的溫度，當電池組發生異常，溫度達到或超過98℃時，溫度保險絲立即熔斷，并且不可以恢復，從而起到最后一級保護。
4 筆記本電腦電池的保護電路
鋰離子電池的安全性問題不僅與電池的材料本身性質有關，也與電池的制備技術和使用有關，如過充電，短路，熱沖擊和機械沖擊等，對鋰離子電池的安全性能產生影響，鋰離子電池由于其化學性能劇烈，在加工成筆記本電池組時，會用一個比較完備的保護電路對其充電，放電過程予以保護。圖3為以下部分參考電路。
4.1電路中的過充保護
筆記本電腦電池，在恒壓模式下，一般經過3個小時左右的充電，就會達到充飽狀態，如果這時不切斷充電電源，繼續充電，電池的電壓會隨著不斷流入的充電電流而升高，雖然這時候的充電電流很小，但如果不切斷充電電路，就會出現過充電現象，過充不僅僅會損壞電池，還可能發生由于電壓過高，電池過熱以致電池內部由于氣體膨脹出現爆炸等危險。這時候具有保護功能的電路控制就顯得非常重要了。一般具有保護功能的電路板，都會采用一些專門的電池保護芯片，如MM1414，S-8254，BQ29311，BQ29312等，我們以MITSUMI(日本美上美)的MM1414芯片為例，MM1414芯片，可以對多達4組電池的電壓進行采樣和監測，PIN15~PIN18為電池電壓采樣PIN，當采樣到的單組電壓超過4.35±0.25V,即整個電池組的電壓超過12.7V時候，MM1414 PIN1 OV就會因過壓由高電位轉換為低電位，如果電路中接有P溝道的MOSFET場效應管，如SI4425，可以先將低電位信號輸入到一個PNP三極管的基極，當PNP三極管飽和導通時，將集電級的高電位輸入到負責充電的PMOSFET（充電時候，電流首先流過的MOSFET）的控制極柵極，使PMOS工作在截止區，充電電路斷開，從而起到了過充保護功能。
4.2電路中的過放保護
筆記本電腦電池在放電的時候，當單節電池電壓已經達到最低電壓的限制2.3V，此時如果繼續放電，雖然不會存什么危險，但是，過放電，會大大損壞電池的性能，一般的單個鋰離子電池，在正常充放電的情況下，其壽命超過300個充放電循環，就是300個cy cle,隨著不斷的充放電循環，電池的容量也逐漸下降，以松下CGR18650（2000mAH）為例，按照正常的300個充放電循環后，電池的容量大概還會有926 mAH以上，比起電池的額定容量2000mAH減少了一半，如果電池過放電，使用的壽命就會大大的縮短。筆記本電池的過放電保護也是非常重要的，過放保護功能的實現，可以通過MM1414電池保護芯片的PIN5來實現，PIN5 DCHG為輸出PIN，可以直接控制FET（P-CH）的控制極，如SI4425,正常狀態為低電平狀態，當MM1414電壓輸入信號端檢測到每組電壓低于2.3v, MM1414 PIN5輸出高電位，可以直接跟使負責放電P溝道MOSFET管的柵極（放電時候，電流首先流過的MOSFET）相接，使放電MOSFET管關閉，使放電通路斷開，使電池停止繼續放電，起到了過放保護。其過放控制的檢測死區時間可以通過PIN7 CDC這個輸入接口，對地接一個電容來控制。
4.3電路中的過流保護
當筆記本電池的負載出現短路或其它的故障，電池會出現一個很大的電流進行放電，這個時候也是非常危險的狀態，必須立即斷開放電通路。過流檢測通過MM1414 PIN3 CS接到放電MOS與充電MOS中間一個取樣電阻上，來檢測放電MOS源極和漏極的壓降，當電流超過16A，PIN5 DCHG將輸出高電平，將放電MOS關閉，停止放電。過流控制的檢測死區時間，可以通過PIN8 COL這個輸入接口，對地接一個電容來進行控制。
4.4 MOSFET管過溫保護
電池在工作的時候，電流會流過電路中的兩組MOSFET管，一般電路會接有四個MOSFET，每對MOSFET并聯，分擔流過的電流，由于工作過程中，MOSFET會發熱甚至被擊穿，一般會在電路的輸出端串聯一個139℃溫度保險絲，用導熱膠將溫度保險絲固定在兩對MOSFET的表面，當MOSFET管表面的溫度超過139℃的時候，這時電路一般已經出現了嚴重的故障，電路中的保護功能已經失控，必須立即切斷通路，這時串聯在電路與負載之間的溫度保險絲熔斷，并且不可恢復，保護了整個筆記本電池的安全。
5 筆記本電池的保養
筆記本電腦最大的優勢就是可以隨身攜帶，隨時隨地都可以將筆記本電腦打開，這時候，你的筆記本電腦電池的性能就顯的尤為重要，筆記本電池在使用過程中需要一定的保養和維護。
5.1要避免高溫
筆記本電腦的電池，在經常處于高溫的環境中，自己的容量會降低，如果筆記本電腦，長時間需要外接電源的話，建議將電池拔下，因為筆記本電腦在使用的時候是產生一定的高溫的，電池在這種長時間的高溫下，很容易受到損害，影響以后的放電性能。
5.2防止高壓
在雷雨天的時候，要避免給筆記本電池充電，此外，在使用的時候，也要避免跟一些大功率的電器同用一個電源插座上使用，因為大功率的電器在開啟或關閉的時候都會產生瞬間的高壓，有可能會導致電池損壞。
5.3少插拔
筆記本電腦電池的外部連接器PIN腳插拔時容易磨損，最好不要經常頻繁的進行插拔。
5.4筆記本電池的存儲
筆記本電池長時間不用的話，可以將其充電50%左右，放置在涼爽，干燥處。筆記本電池在充飽的狀態，或在高溫的狀態，其自放電會隨著電池的容量和溫度上升而增加，所以，不要把筆記本電池充飽后再存放。5.5注意使用安全
跟其它的電池一樣，筆記本電池都要避免接近火源，勿私自進行拆開修理，避免正負極短路，不能用尖銳的物體刺穿電池，存儲時避免潮濕和高溫等
6 結束語
隨著電子技術的發展，筆記本電池的保護功能也逐漸升級，為消費者提供功能越來越強，安全性能越來越高的產品也是筆記本電腦電池開發所追求的最終目標。
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本文標題：淺談筆記本電腦電池的保護電路
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