鋰電池保護(hù)ic設(shè)計(jì),鋰電池保護(hù)ic的重要性
來(lái)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(duì)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(duì)鋰離子電池提供過(guò)充電,過(guò)放電,放電過(guò)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(cè)所用到的基準(zhǔn)電壓都要通過(guò)一個(gè)基準(zhǔn)源電路來(lái)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(gè)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(gè)目的:
1、過(guò)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(guò)流/短路保護(hù)需有低檢測(cè)電壓及高精度的要求。過(guò)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(guò)程,此時(shí)的電壓若比電流檢測(cè)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(huì)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(guò)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(duì)其過(guò)充電、過(guò)放電和過(guò)電流將會(huì)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(huì)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(wèn)題,因此所有的鋰離子電池都需要一個(gè)保護(hù)電路,用于對(duì)電池的充、放電狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè),并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對(duì)電池發(fā)生損害。
鋰離子電池保護(hù)電路包括過(guò)度充電保護(hù)、過(guò)電流/短路保護(hù)和過(guò)放電保護(hù),要求過(guò)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(lái),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(lái)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(wú)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(duì)鋰電池的過(guò)充、過(guò)度放電、過(guò)電流及短路保護(hù)很重要,所以通常都會(huì)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(guò)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(guò)度充電及放電狀態(tài)時(shí)切換到以外掛的功率MOSFET來(lái)保護(hù)電池,保護(hù)IC的功能有過(guò)度充電保護(hù)、過(guò)度放電保護(hù)和過(guò)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(guò)度充電及放電狀態(tài)時(shí),則切換以外掛的Power-MOSFET來(lái)保護(hù)電池,保護(hù)IC的功能為:過(guò)度充電保護(hù)、過(guò)度放電保護(hù)、過(guò)電流/短路保護(hù)。
1.過(guò)度充電:
當(dāng)鋰電池發(fā)生過(guò)度充電時(shí),電池內(nèi)電解質(zhì)會(huì)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(guò)充電的情形發(fā)生。
2.過(guò)度放電:
在過(guò)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(guò)放電的狀況發(fā)生,達(dá)成保護(hù)動(dòng)作。
3.過(guò)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(guò)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?cè)谠O(shè)計(jì)需求要使用鋰電池的產(chǎn)品時(shí),需要對(duì)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)。
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