鋰電池保護(hù)芯片原理,鋰電池保護(hù)IC的功能

來源：存能電氣  日期：2019-06-19 11:14  瀏覽量：次

　　鋰電池保護(hù)芯片原理，鋰電池保護(hù)IC的功能。鋰電池保護(hù)芯片工作原理包括過充保護(hù),過放保護(hù),過流保護(hù),短路保護(hù)等。在功能方面，保護(hù)IC不需要整合所有的功能，可根據(jù)不同的鋰電池材料開發(fā)出單一保護(hù)IC，如只有過充保護(hù)或過放保護(hù)功能，這樣可以大幅減少成本及尺寸。

　　鋰電池保護(hù)芯片原理

　　鋰電池PACK設(shè)計(jì)過程中一定會(huì)用到鋰電池保護(hù)板或者相應(yīng)的BMS，甚至于各種通信協(xié)議，但是鋰電池保護(hù)十分重要，這些必須要要知道保護(hù)芯片工作原理，只有了解這些基本的保護(hù)芯片工作原理，才能更好的設(shè)計(jì)鋰電池組，甚至可以協(xié)助品質(zhì)部分一起分析異常電池或電路。

　　1、保護(hù)芯片工作原理中的主要元器件的介紹：IC：它是保護(hù)芯片的核心，首先取樣電池電壓，然后通過判斷發(fā)出各種指令。MOS管：它主要起開關(guān)作用。

　　2、保護(hù)芯片正常工作：保護(hù)芯片上MOS管剛開始可能處于關(guān)斷狀態(tài)，鋰電池接上保護(hù)芯片后，必須先觸發(fā)MOS管，P+與P-端才有輸出電壓，觸發(fā)常用方法——用一導(dǎo)線把B-與P-短接。

　　3、保護(hù)芯片過充保護(hù)：在P+與P-上接上一高于電池電壓的電源，電源的正極接B+、電源的負(fù)極接B-，接好電源后，鋰電池開始充電，電流方向流向電流從電源正極出發(fā)，流經(jīng)電池、D1、MOS2到電源負(fù)極，IC通過電容來取樣電池電壓的值，當(dāng)電池電壓達(dá)到4.25v時(shí)，IC發(fā)出指令，使引腳CO為低電平，這時(shí)電流從電源正極出發(fā)，流經(jīng)電池、D1、到達(dá)MOS2時(shí)由于MOS2的柵極與CO相連也為低電平，MOS2關(guān)斷，整個(gè)回路被關(guān)斷，電路起到保護(hù)作用。

　　4、保護(hù)芯片過放保護(hù)：在P+與P-上接上一合適的負(fù)載后，電池開始放電其電流方向如I2，電流從電池的正極經(jīng)負(fù)載、D2、MOS1到電池的負(fù)極；當(dāng)電池放電到2.5v時(shí)IC采樣并發(fā)出指令，讓MOS1截止，回路斷開，電池被保護(hù)了。

　　5、過流保護(hù)：在P+與P-上接上一合適的負(fù)載后，電池開始放電其電流方向如I2，電流從電池的正極經(jīng)負(fù)載、D2、MOS1到電池的負(fù)極，當(dāng)負(fù)載突然減小，IC通過VM引腳采樣到突然增大電流而產(chǎn)生的電壓這時(shí)IC采樣并發(fā)出指令，讓MOS1截止，回路斷開，電池被保護(hù)了。

　　6、短路保護(hù)：在P+與P-上接上空負(fù)載后，電池開始放電電流方向如I2，電流從電池的正極經(jīng)負(fù)載、D2、MOS1到電池的負(fù)極，IC通過VM引腳采樣到突然增大電流而產(chǎn)生的電壓這時(shí)IC采樣并發(fā)出指令，讓MOS1截止，回路斷開，鋰電池被保護(hù)。

　　鋰電池保護(hù)IC的功能

　　鋰電池除了過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、過電流保護(hù)與短路保護(hù)功能等鋰電的保護(hù)IC功能外，還有其他的保護(hù)IC的新功能。

　　1.過度充電保護(hù)的高精密度化

　　當(dāng)鋰離子電池有過度充電狀態(tài)時(shí)，為防止因溫度上升所導(dǎo)致的內(nèi)壓上升，須截止充電狀態(tài)。保護(hù)IC將檢測電池電壓，當(dāng)檢測到過度充電時(shí)，則過度充電檢測的功率MOSFET使之切斷而截止充電。此時(shí)應(yīng)注意的是過度充電的檢測電壓的高精密度化，在電池充電時(shí)，使電池充電到飽滿的狀態(tài)是使用者很關(guān)心的問題，同時(shí)兼顧到安全性問題，因此需要在達(dá)到容許電壓時(shí)截止充電狀態(tài)。要同時(shí)符合這兩個(gè)條件，必須有高精密度的檢測器，目前檢測器的精密度為25mV，該精密度將有待于進(jìn)一步提高。

　　2.降低保護(hù)IC的耗電

　　隨著使用時(shí)間的增加，已充過電的鋰電池電壓會(huì)逐漸降低，最后低到規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)值以下，此時(shí)就需要再度充電。若未充電而繼續(xù)使用，可能造成由于過度放電而使電池不能繼續(xù)使用。為防止過度放電，保護(hù)IC必須檢測電池電壓，一旦達(dá)到過度放電檢測電壓以下，就得使放電一方的功率MOSFET切斷而截止放電。但此時(shí)電池本身仍有自然放電及保護(hù)IC的消耗電流存在，因此需要使保護(hù)IC消耗的電流降到最低程度。

　　3.過電流/短路保護(hù)需有低檢測電壓及高精密度的要求

　　因不明原因?qū)е露搪窌r(shí)必須立即停止放電。過電流的檢測是以功率MOSFET的Rds（on）為感應(yīng)阻抗，以監(jiān)視其電壓的下降，此時(shí)的電壓若比過電流檢測電壓還高時(shí)即停止放電。為了使功率MOSFET的Rds（on）在充電電流與放電電流時(shí)有效應(yīng)用，需使該阻抗值盡量低，目前該阻抗約為20mΩ~30mΩ，這樣過電流檢測電壓就可較低。

　　4.耐高電壓

　　鋰電池包與充電器連接時(shí)瞬間會(huì)有高壓產(chǎn)生，因此保護(hù)IC應(yīng)滿足耐高壓的要求。

　　5.低電池功耗

　　在保護(hù)狀態(tài)時(shí)，其靜態(tài)耗電流必須要小0.1μA.

　　6.零伏可充電

　　有些鋰電池在存放的過程中可能因?yàn)榉盘没虿徽５脑驅(qū)е码妷旱偷?V，故保護(hù)IC需要在0V時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)充電。

　　以上就是鋰電池保護(hù)芯片原理，鋰電池保護(hù)IC的功能介紹。鋰電池保護(hù)芯片是保護(hù)電池安全的，也就是防止電池過充爆炸和防止電池過放容易壞掉而設(shè)計(jì)，希望幫到你。