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鋰電池保護ic設(shè)計,鋰電池保護ic的重要性

來源:存能電氣  日期:2019-06-24 16:42  瀏覽量:

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

  鋰電池保護ic設(shè)計

  鋰電池保護電路主要由基準(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時正常工作。

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

鋰電池.jpg

  在鋰電池保護方案設(shè)計中,必須達(dá)到以下六個目的:

  1、過度充電保護的高精度化:使電池充電到飽滿狀態(tài)時兼顧到安全性,目前的精度為25mV,尚待進一步提高;

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

  3、過流/短路保護需有低檢測電壓及高精度的要求。過流/短路時是以MOSFET的Rds(on)為感應(yīng)阻抗監(jiān)視電壓的下降過程,此時的電壓若比電流檢測電壓還高時即停止放電,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,電池包與充電器連接時瞬間會有高電壓;

  5、低電池功耗:保護狀態(tài)時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WoIC需在零伏時可充電。

  鋰電池保護電路設(shè)計

  由于鋰電池的化學(xué)特性,在正常使用過程中,其內(nèi)部進行電能與化學(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電路,用于對電池的充、放電狀態(tài)進行有效監(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。

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

  鋰電池保護ic的重要性

  近年來,PDA、數(shù)字相機、手機、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,與鎳鎘、鎳氫電池不太一樣,鋰電池必須考慮充電、放電時的安全性,以防止特性劣化。針對鋰電池的過充、過度放電、過電流及短路保護很重要,所以通常都會在電池包內(nèi)設(shè)計保護線路用以保護鋰電池。

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

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

  1.過度充電:

  當(dāng)鋰電池發(fā)生過度充電時,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,鋰電池保護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IC用以保護其過放電的狀況發(fā)生,達(dá)成保護動作。

  3.過電流及短路電流

  因為不明原因(放電時或正負(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電路ic的重要性及設(shè)計介紹。我們在設(shè)計需求要使用鋰電池的產(chǎn)品時,需要對鋰電池進行保護電路設(shè)計,在此基礎(chǔ)上才可以進行充電電路設(shè)計。

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