鋰電池保護IC工作原理以及發展展望

    鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年08月30日  

    鋰離子電池保護IC工作原理


    當外部充電器對鋰離子電池充電時,為防止因溫度上升所導致的內壓上升,需終止充電狀況,此時保護IC需檢測電池電壓,當到達4.25V時(假設電池過充點為4.25V)及激活過充電保護,將PowerMOS由ON'OFF,進而截止充電。另外,過充電檢出,因噪聲所出現的誤動作也是必須要注意的,以免判定為過充保護,因此要延遲時間的設定,而delaytime也不能短于噪聲的時間。


    1.充電時的過電流保護


    當連接充電器進行充電時突然出現過電流(如充電器損壞),電路立即進行過電流檢測,此時Cout將由高轉為低,功率MOSFET由開轉為切斷,實現保護功能。


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


    (I是充電電流;Vdet4,過電流檢測電壓,Vdet4為-0.1V)


    2.過度充電時的鎖定模式


    通常保護IC在過度充電保護時將經過一段延遲時間,然后就會將功率MOSFET切斷以達到保護的目的,當鋰離子電池電壓一直下降到解除點(過度充電滯后電壓)時就會恢復,此時又會繼續充電→保護→放電→充電→放電。這種狀態的安全性問題將無法獲得有效解決,鋰離子電池將一直重復著充電→放電→充電→放電的動作,功率MOSFET的柵極將反復地處于高低電壓交替狀態,這樣可能會使MOSFET變熱,還會降低電池壽命,因此鎖定模式很重要。假如鋰電保護電路在檢測到過度充電保護時有鎖定模式,MOSFET將不會變熱,且安全性相對提高很多。


    在過度充電保護之后,只要充電器連接在電池包上,此時將進入過充鎖定模式。此時,即使鋰離子電池電壓下降也不會出現再充電的情形,將充電器移除并連接負載即可恢復充放電的狀態。


    3.減少保護電路組件尺寸


    將過度充電和短路保護用的延遲電容器整合在到保護IC里面,以減少保護電路組件尺寸。


    保護IC發展展望


    如前所述,未來保護IC將進一步提高檢測電壓的精密度、降低保護IC的耗電流和提高誤動作防止功能等,同時充電器連接端子的高耐壓也是研發的重點。在封裝方面,目前已由SOT23-6逐漸轉向SON6封裝,將來還有CSP封裝,甚至出現COB產品用以滿足現在所強調的輕薄短小要求。


    在功能方面,保護IC不要整合所有的功能,可根據不同的鋰離子電池材料開發出單一保護IC,如只有過充保護或過放保護功能,這樣可以大幅減少成本及尺寸。


    當然,功能組件單晶體化是不變的目標,如目前手機制造商都朝向將保護IC、充電電路以及電源管理IC等周邊電路與邏輯IC構成雙芯片的芯片組,但目前要使功率MOSFET的開路阻抗降低,難以與其它IC整合,即使以特殊技術制成單芯片,恐怕成本將會過高。因此,保護IC的單晶體化將需一段時間來解決。



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