下圖單電心保護板原理圖(a)給出了一款具有代表性的手機電池保護電路，圖中icl是理光公司的r5402n163kd．ici是控制芯片．vcc、vss供電輸入端，接電心，vcc也是電心電壓采樣：cout是充電過壓保護電壓比較器的輸出端，外接充電過壓保護開關管n2的c2;dout是放電保護電壓比較器的輸出端，外接放電保護開關管nl的g1。
　　
　　ic2內部有兩個獨立的開通電壓很低的nmos管，為了分析整個電路的工作原理，將它內部的具體電路進行了置換，如下圖(b)所示。
　　
　　絕大多數配有保護板的電心的正、負極兩條引線對外電路來說，電心正極和外電路正極是直接相連的。電心負極和外電路負極不直接相連，有兩大類：
　　
　　電心負極串聯放電保護開關再串聯充電保護開關．然后才和外電路的負極相連接，這類為同口（充、放電共口）．即整個電池包pack對外只有兩條線．一正一負。放電和充電都接這里，俗稱“同口”或“共口”，下圖介紹的就是共口。
　　
　　電心負極在保護板標記為英文battery-，簡寫為“b-”：電心正極在保護板一般沒有焊點，如果有，標記為英文battery+．簡寫為“b+”。
　　
　　關于輸出口的負極，保護板標記為英文power-的簡寫“p-”；輸出口的正極則和電心正極直接相連，用于和負載的正極相連接。
　　
　　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：
　　
　　(i)正常狀態
　　
　　在正常狀態下電路中ic1的“co”與“do”腳都輸出高電壓，兩個nmos都處于導通狀態，電池可以自由地進行充電和放電．由于nmos的導通電阻很小．通常小于30mω．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（過壓保護）
　　
　　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，如果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ici檢測到電池電壓達到4.28v（該值由控制lc決定，不同的lc有不同的值）肘，其“co”腳將由高電壓轉變為零電壓，使n2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，起到過充電保護作用。而此時由于n2寄生二極管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ici檢測到電池電壓超過4.28v至發出關斷n2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，以避免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ic1決定，不同的ici有不同的值）時，控制ic1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n1由導通轉為關斷，從而切斷放電回路，起到短路保護作用。短路保護的延時時間極短，通常小于7μs。其工作原理與過電流保護類似，只是判斷方法不同，保護延時時間也不一樣。
　　
　　(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 大不能超過2c．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nmos管時，由于nmos的導通阻抗．會在其兩端產生一個電壓．該電壓值u=lxrdsx2,rds為單個nmos導通阻抗．控制ic1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>o.lv（該值由控制ici決定，不同的ici有不同的值）時，其“do”腳將由高電壓轉變為零電壓，使nl由導通轉為關斷．從而切斷了放電回路，使回路中電流為零．起到過電流保護作用。在控制ic1檢測到過電流發生至發出關斷nl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13ms左右，以避免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ic1的控制值，還取決于nmos的導通阻抗，當nmos導通阻抗越大時．對同樣的控制ic1,其過電流保護值越小。
　　
　　(5)過放電保護（欠壓保護）
　　
　　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．其容量巳被完全放光，此時如果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lc檢測到電池電壓低于2.3v（該值由控制ici決定．不同的ici有不同的值）時，其“do”腳將由高電壓轉變為零電壓，使nl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，起到過放電保護作用。而此時由于nl寄生二極管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lc會進入低功耗狀態，整個保護電路耗電會小于o.1μa。在控制lc檢測到電池電壓低于2.3v至發出關斷nl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looms左右，以避免因干擾而造成誤判斷。
　　
　　這部分掌握的重點是控制集成電路(集成電路縮寫為ic)的基本引腳及其功能！這類單電心控制lc都是貼片器件，體積很小，市場沒有零售。單電心控制ic大部分讀者唾手可得的來源之一是廢舊手機電池，來源之二是二手市場的廢礦燈。它們多數是限壓4.2v、欠壓3v左右動作的ic。牌子雜亂、絕大多數沒有標識或者標識簡單，即使在網絡化的今天也很難查到資料。
　　
　　但是，根據原實物的實際連接找出 基本的電源引腳v+和v-，充電保護輸出端c0．放電保護輸出端do是不難做到的。這樣就可以大展身手，利用它們及其所在的印刷線路板(pcb)進行制作：鋰電容量測試儀、14串鋰電保護板等。
　　
　　以上是單節鋰離子電池保護電路的工作原理，多節串聯鋰離子電池的保護原理與之類似．本節介紹的控制ic為日本理光公司的r5421系列，在實際的電池保護電路中，還有許多其它類型的控制lc．如日本精工的s-8241系列、日本mitsumi的mm3061系列、臺灣富晶的fs312和fs313系列，臺灣類比科技的aat8632系列等等．其工作原理大同小異，只是在具體參數上有所差別。有些控制ic為了節省外圍電路，將濾波電容和延時電容做到了芯片內部，其外圍電路可以很少．如日本精工的s-8241系列。國內也有控制lc的生產廠家，像如韻和中星微。

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