由于鋰離子電池的化學特性，在正常使用過程中，其內部進行電能與化學能相互轉化的化學正反應，但在某些條件下，如對其過充電、過放電和過電流將會導致電池內部發生化學副反應，該副反應加劇后，會嚴重影響電池的性能與使用壽命，并可能出現大量氣體，使電池內部壓力迅速增大后爆炸而導致安全問題，因此所有的鋰離子電池都要一個保護電路，用于對電池的充、放電狀態進行有效監測，并在某些條件下關斷充、放電回路以防止對電池發生損害

如上圖所示，該保護回路由兩個ＭＯＳＦＥＴ（Ｖ１、Ｖ２）和一個控制ＩＣ（Ｎ１）外加一些阻容元件構成。控制ＩＣ負責監測電池電壓與回路電流，并控制兩個ＭＯＳＦＥＴ的柵極，ＭＯＳＦＥＴ在電路中起開關用途，分別控制著充電回路與放電回路的導通與關斷，Ｃ３為延時電容，該電路具有過充電保護、過放電保護、過電流保護與短路保護功能，其工作原理分析如下：

１、正常狀態

在正常狀態下電路中Ｎ１的ＣＯ與ＤＯ腳都輸出高電壓，兩個ＭＯＳＦＥＴ都處于導通狀態，電池可以自由地進行充電和放電，由于ＭＯＳＦＥＴ的導通阻抗很小，通常小于３０毫歐，因此其導通電阻對電路的性能影響很小。此狀態下保護電路的消耗電流為μＡ級，通常小于７μＡ。

２、過充電保護

鋰離子電池要求的充電方式為恒流／恒壓，在充電初期，為恒流充電，隨著充電過程，電壓會上升到４．２Ｖ（根據正極材料不同，有的電池要求恒壓值為４．１Ｖ），轉為恒壓充電，直至電流越來越小。電池在被充電過程中，假如充電器電路失去控制，會使電池電壓超過４．２Ｖ后繼續恒流充電，此時電池電壓仍會繼續上升，當電池電壓被充電至超過４．３Ｖ時，電池的化學副反應將加劇，會導致電池損壞或出現安全問題。在帶有保護電路的電池中，當控制ＩＣ檢測到電池電壓達到４．２８Ｖ（該值由控制ＩＣ決定，不同的ＩＣ有不同的值）時，其ＣＯ腳將由高電壓轉變為零電壓，使Ｖ２由導通轉為關斷，從而切斷了充電回路，使充電器無法再對電池進行充電，起到過充電保護用途。而此時由于Ｖ２自帶的體二極管ＶＤ２的存在，電池可以通過該二極管對外部負載進行放電。在控制ＩＣ檢測到電池電壓超過４．２８Ｖ至發出關斷Ｖ２信號之間，還有一段延時時間，該延時時間的長短由Ｃ３決定，通常設為１秒左右，以防止因干擾而造成誤判斷。

３、短路保護

電池在對負載放電過程中，若回路電流大到使Ｕ＞０．９Ｖ（該值由控制ＩＣ決定，不同的ＩＣ有不同的值）時，控制ＩＣ則判斷為負載短路，其ＤＯ腳將迅速由高電壓轉變為零電壓，使Ｖ１由導通轉為關斷，從而切斷放電回路，起到短路保護用途。短路保護的延時時間極短，通常小于７微秒。其工作原理與過電流保護類似，只是判斷方法不同，保護延時時間也不相同。除了控制ＩＣ外，電路中還有一個重要元件，就是ＭＯＳＦＥＴ，它在電路中起著開關的用途，由于它直接串接在電池與外部負載之間，因此它的導通阻抗對電池的性能有影響，當選用的ＭＯＳＦＥＴ較好時，其導通阻抗很小，電池包的內阻就小，帶載能力也強，在放電時其消耗的電能也少。

４、過電流保護

由于鋰離子電池的化學特性，電池生產廠家規定了其放電電流最大不能超過２Ｃ（Ｃ＝電池容量／小時），當電池超過２Ｃ電流放電時，將會導致電池的永久性損壞或出現安全問題。電池在對負載正常放電過程中，放電電流在經過串聯的２個ＭＯＳＦＥＴ時，由于ＭＯＳＦＥＴ的導通阻抗，會在其兩端出現一個電壓，該電壓值Ｕ＝Ｉ＊ＲＤＳ＊２，ＲＤＳ為單個ＭＯＳＦＥＴ導通阻抗，控制ＩＣ上的Ｖ－腳對該電壓值進行檢測，若負載因某種原因導致異常，使回路電流增大，當回路電流大到使Ｕ＞０．１Ｖ（該值由控制ＩＣ決定，不同的ＩＣ有不同的值）時，其ＤＯ腳將由高電壓轉變為零電壓，使Ｖ１由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路，使回路中電流為零，起到過電流保護用途。在控制ＩＣ檢測到過電流發生至發出關斷Ｖ１信號之間，也有一段延時時間，該延時時間的長短由Ｃ３決定，通常為１３毫秒左右，以防止因干擾而造成誤判斷。在上述控制過程中可知，其過電流檢測值大小不僅取決于控制ＩＣ的控制值，還取決于ＭＯＳＦＥＴ的導通阻抗，當ＭＯＳＦＥＴ導通阻抗越大時，對同樣的控制ＩＣ，其過電流保護值越小。

５、過放電保護

電池在對外部負載放電過程中，其電壓會隨著放電過程逐漸降低，當電池電壓降至２．５Ｖ時，其容量已被完全放光，此時假如讓電池繼續對負載放電，將造成電池的永久性損壞。在電池放電過程中，當控制ＩＣ檢測到電池電壓低于２．３Ｖ（該值由控制ＩＣ決定，不同的ＩＣ有不同的值）時，其ＤＯ腳將由高電壓轉變為零電壓，使Ｖ１由導通轉為關斷，從而切斷了放電回路，使電池無法再對負載進行放電，起到過放電保護用途。而此時由于Ｖ１自帶的體二極管ＶＤ１的存在，充電器可以通過該二極管對電池進行充電。由于在過放電保護狀態下電池電壓不能再降低，因此要求保護電路的消耗電流極小，此時控制ＩＣ會進入低功耗狀態，整個保護電路耗電會小于０．１μＡ。在控制ＩＣ檢測到電池電壓低于２．３Ｖ至發出關斷Ｖ１信號之間，也有一段延時時間，該延時時間的長短由Ｃ３決定，通常設為１００毫秒左右，以防止因干擾而造成誤判斷