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锂电池保护IC工作原理,锂电池保护IC是什么芯片

来源:小鱼儿玄机2站  日期:2019-06-25 15:54  浏览量:

  锂电池保护IC工作原理,锂电池保护IC是什么芯片?锂电池除了过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能等锂电池的保护IC功能之外,还有其他的保护IC的新功能。那么锂电池保护IC工作原理是怎样的?锂电池保护IC是什么芯片?

锂电池.jpg

  锂电池保护IC工作原理

  当外部充电器对锂电池充电时,为防止因温度上升所导致的内压上升,需终止充电状况,此时保护IC需检测电池电压,当到达4.25V时(假设电池过充点为4.25V)及激活过充电保护,将PowerMOS由ON'OFF,进而截止充电。另外,过充电检出,因噪声所产生的误动作也是必须要注意的,以免判定为过充保护,因此需要延迟时间的设定,而delaytime也不能短于噪声的时间。

  1.充电时的过电流保护

  当连接充电器进行充电时突然产生过电流(如充电器损坏),电路立即进行过电流检测,此时Cout将由高转为低,功率MOSFET由开转为切断,实现保护功能。

  V-=I&TImes;Rds(on)&TImes;

  (I是充电电流;Vdet4,过电流检测电压,Vdet4为-0.1V)

  2.过度充电时的锁定模式

  通常保护IC在过度充电保护时将经过一段延迟时间,然后就会将功率MOSFET切断以达到保护的目的,当锂电池电压一直下降到解除点(过度充电滞后电压)时就会恢复,此时又会继续充电→保护→放电→充电→放电。这种状态的安全性问题将无法获得有效解决,锂电池将一直重复着充电→放电→充电→放电的动作,功率MOSFET的栅极将反复地处于高低电压交替状态,这样可能会使MOSFET变热,还会降低电池寿命,因此锁定模式很重要。假如锂电保护电路在检测到过度充电保护时有锁定模式,MOSFET将不会变热,且安全性相对提高很多。

  在过度充电保护之后,只要充电器连接在电池包上,此时将进入过充锁定模式。此时,即使锂电池电压下降也不会产生再充电的情形,将充电器移除并连接负载即可恢复充放电的状态。

  3.减少保护电路组件尺寸

  将过度充电和短路保护用的延迟电容器整合在到保护IC里面,以减少保护电路组件尺寸。

  对保护IC性能的要求

  锂电池的保护电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安全性,并防止特性的劣化。锂电池的保护电路是由保护IC、及两颗Power-MOSFET所构成。其中保护IC为监视电池电压;当有过度充电及放电状态时,则切换以外挂的Power-MOSFET来保护电池,保护IC的功能为:过度充电保护、过度放电保护、过电流/短路保护。

  (1)过度充电:当锂电池发生过度充电时,电池内电解质会被分解,使得温度上升并产生气体,使得压力上升而可能引起自燃或爆裂的危机,锂电池保护IC用意就是要防止过充电的情形发生。

  (2)过度放电:在过度放电的情形下,电解液因分解而导致电池特性劣化,并造成充电次数的降低,锂电池保护IC用以保护其过放电的状况发生,达成保护动作。以避免电池过放电现象发生,并将电池保持在低静态电流的状态(standbymode),此时耗电为0.1uA。

  当锂电池接上充电器,且此时锂电池电压高于过放电电压时,过放电保护功能方可解除。另外,为了对于脉冲放电之情形,过放侦测设有延迟时间用以预防此种误动作的发生。

  (3)过电流及短路电流:因为不明原因(放电时或正负极遭金属物误触)造成过电流或短路电流发生,为确保安全,使其停止放电。电流保护IC原理:当放电电流过大或短路情况发生时,保护IC将激活过(短路)电流保护,此时过电流的检测是将PowerMOS的Rds(on)当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形,若比所定的过电流检测电压还高则停止放电,公式为:V-(过电流检测电压)=I(放电电流)*Rds(on)*2。假设V-=0.2V,Rds(on)=25mΩ,则保护电流的大小为I=4A同样的,过电流检出也必须要设有延迟时间以防有突然的电流流入时,会发生误动作,使其发生保护的误动作。通常在过电流发生后,若能移除过电流之因素(例如:马上与负载脱离),就会回复其正常状态,可以再实行正常的充放电动作。

  锂电池保护IC是什么芯片?

  IC芯片(IntegratedCircuit集成电路)是将大量的微电子元器件(晶体管、电阻、电容、二极管等)形成的集成电路放在一块塑基上,做成一块芯片。目前几乎所有看到的芯片,都可以叫做IC芯片。

  保护IC发展展望

  如前所述,未来保护IC将进一步提高检测电压的精密度、降低保护IC的耗电流和提高误动作防止功能等,同时充电器连接端子的高耐压也是研发的重点。在封装方面,目前已由SOT23-6逐渐转向SON6封装,将来还有CSP封装,甚至出现COB产品用以满足现在所强调的轻薄短小要求。

  在功能方面,保护IC不需要整合所有的功能,可根据不同的锂电池材料开发出单一保护IC,如只有过充保护或过放保护功能,这样可以大幅减少成本及尺寸。

  当然,功能组件单晶体化是不变的目标,如目前手机制造商都朝向将保护IC、充电电路以及电源管理IC等周边电路与逻辑IC构成双芯片的芯片组,但目前要使功率MOSFET的开路阻抗降低,难以与其它IC整合,即使以特殊技术制成单芯片,恐怕成本将会过高。因此,保护IC的单晶体化将需一段时间来解决。

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