鋰電池保護(hù)ic設(shè)計(jì),鋰電池保護(hù)ic的重要性

來源：存能電氣  日期：2019-06-24 16:42  瀏覽量：次

　　鋰電池保護(hù)ic設(shè)計(jì)，鋰電池保護(hù)ic的重要性。鋰電池保護(hù)ic對設(shè)計(jì)和工藝要求十分嚴(yán)格。單節(jié)鋰電池保護(hù)ic設(shè)計(jì)了一種低功耗的單節(jié)鋰電池保護(hù)電路，此保護(hù)電路不僅對鋰離子電池提供過充電，過放電，放電過流保護(hù)，還提供充電異常保護(hù)，零伏電池充電禁止等功能。

　　鋰電池保護(hù)ic設(shè)計(jì)

　　鋰電池保護(hù)電路主要由基準(zhǔn)源，比較器，邏輯控制電路以及一些附加功能塊組成。比較器檢測所用到的基準(zhǔn)電壓都要通過一個基準(zhǔn)源電路來提供，此基準(zhǔn)源在正常工作情況下，必須高精度，低功耗，以滿足芯片要求，且能夠在電源電壓低至2.2V時(shí)正常工作。

　　所有鋰電池保護(hù)方案都是以鋰電池保護(hù)板為載體，以保護(hù)電路為表現(xiàn)形式的，保護(hù)電路通常由保護(hù)IC和兩個功率MOSFET組成，保護(hù)IC負(fù)責(zé)監(jiān)控有關(guān)參數(shù)，MOSFET負(fù)責(zé)實(shí)施電源保護(hù)。

　　在鋰電池保護(hù)方案設(shè)計(jì)中，必須達(dá)到以下六個目的：

　　1、過度充電保護(hù)的高精度化：使電池充電到飽滿狀態(tài)時(shí)兼顧到安全性，目前的精度為25mV，尚待進(jìn)一步提高；

　　2、降低保護(hù)IC的耗電：MOSFET關(guān)斷的情況下，電池本身仍有自放電及保護(hù)IC的消耗電流存在，需要盡可能地將保護(hù)IC消耗的電流降到最低程度；

　　3、過流/短路保護(hù)需有低檢測電壓及高精度的要求。過流/短路時(shí)是以MOSFET的Rds(on)為感應(yīng)阻抗監(jiān)視電壓的下降過程，此時(shí)的電壓若比電流檢測電壓還高時(shí)即停止放電，因此需使該阻抗值盡量低，目前該阻抗約為20mΩ~30mΩ；

　　4、耐高電壓：表現(xiàn)在充電時(shí)，電池包與充電器連接時(shí)瞬間會有高電壓；

　　5、低電池功耗：保護(hù)狀態(tài)時(shí)的鋰電池電流必須小于0.1μA；

　　6、零伏可充電：有些電池因放的太久或其他非正常原因?qū)е码妷航档搅惴时Ｗo(hù)IC需在零伏時(shí)可充電。

　　鋰電池保護(hù)電路設(shè)計(jì)

　　由于鋰電池的化學(xué)特性，在正常使用過程中，其內(nèi)部進(jìn)行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng)，但在某些條件下，如對其過充電、過放電和過電流將會導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化學(xué)副反應(yīng)，該副反應(yīng)加劇后，會嚴(yán)重影響電池的性能與使用壽命，并可能產(chǎn)生大量氣體，使電池內(nèi)部壓力迅速增大后爆炸而導(dǎo)致安全問題，因此所有的鋰離子電池都需要一個保護(hù)電路，用于對電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測，并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對電池發(fā)生損害。

　　鋰離子電池保護(hù)電路包括過度充電保護(hù)、過電流/短路保護(hù)和過放電保護(hù)，要求過充電保護(hù)高精密度、保護(hù)IC功耗低、高耐壓以及零伏可充電等特性。

　　鋰電池保護(hù)ic的重要性

　　近年來，PDA、數(shù)字相機(jī)、手機(jī)、可攜式音訊設(shè)備和藍(lán)芽設(shè)備等越來越多的產(chǎn)品采用鋰電池作為主要電源。鋰電池具有體積小、能量密度高、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命高、高電壓電池和自放電率低等優(yōu)點(diǎn)，與鎳鎘、鎳氫電池不太一樣，鋰電池必須考慮充電、放電時(shí)的安全性，以防止特性劣化。針對鋰電池的過充、過度放電、過電流及短路保護(hù)很重要，所以通常都會在電池包內(nèi)設(shè)計(jì)保護(hù)線路用以保護(hù)鋰電池。

　　鋰電池的保護(hù)電路就是要確保這樣的過度充電及放電狀態(tài)時(shí)的安全性，并防止特性劣化。鋰離子電池的保護(hù)電路是由保護(hù)IC及兩顆功率MOSFET所構(gòu)成，其中保護(hù)IC監(jiān)視電池電壓，當(dāng)有過度充電及放電狀態(tài)時(shí)切換到以外掛的功率MOSFET來保護(hù)電池，保護(hù)IC的功能有過度充電保護(hù)、過度放電保護(hù)和過電流/短路保護(hù)。

　　其中保護(hù)IC為監(jiān)視電池電壓；當(dāng)有過度充電及放電狀態(tài)時(shí)，則切換以外掛的Power-MOSFET來保護(hù)電池，保護(hù)IC的功能為：過度充電保護(hù)、過度放電保護(hù)、過電流/短路保護(hù)。

　　1.過度充電：

　　當(dāng)鋰電池發(fā)生過度充電時(shí)，電池內(nèi)電解質(zhì)會被分解，使得溫度上升并產(chǎn)生氣體，使得壓力上升而可能引起自燃或爆裂的危機(jī)，鋰電池保護(hù)IC用意就是要防止過充電的情形發(fā)生。

　　2.過度放電：

　　在過度放電的情形下，電解液因分解而導(dǎo)致電池特性劣化，并造成充電次數(shù)的降低，鋰電池保護(hù)IC用以保護(hù)其過放電的狀況發(fā)生，達(dá)成保護(hù)動作。

　　3.過電流及短路電流

　　因?yàn)椴幻髟颍ǚ烹姇r(shí)或正負(fù)極遭金屬物誤觸）造成過電流或短路電流發(fā)生，為確保安全，使其停止放電。

　　以上就是鋰電池保護(hù)電路ic的重要性及設(shè)計(jì)介紹。我們在設(shè)計(jì)需求要使用鋰電池的產(chǎn)品時(shí),需要對鋰電池進(jìn)行保護(hù)電路設(shè)計(jì),在此基礎(chǔ)上才可以進(jìn)行充電電路設(shè)計(jì)。