锂电池充电电路和保护电路设计的重要性。以锂电池为供电电源的电路设计中,要求将越来越复杂的混合信号系统集成到一个小面积芯片上,这必然给数字、模拟电路提出了低压、低功耗问题。所以,锂电池充电电路和保护电路设计就显得十分重要。
锂电池保护电路的必要性
由于锂电池能量密度高,在过度充电状态下,电池温度上升后能量将过剩,于是电解液分解而产生气体,容易使内压上升而产生自燃或破裂的危险;反之,在过度放电状态下,电解液因分解导致电池特性及耐久性劣化,降低可充电次数,缩短了电池使用寿命。因此对锂电池的保护非常重要,锂电池应用中必须要有电池保护芯片,来防止电池的过充电、过放电和过电流。
综上所述,锂电池保护电路的设计是十分重要的。我们要求锂电池电源保护芯片要能实现以下几个最基本的功能:过充电保护、过放电保护、过电流保护以及短路保护。由以上锂电池的应用要求可知,为提高锂电池的使用寿命并保证电池的安全使用。
锂电池保护电路需要具有以下功能
(1)如果充电电压超过电池允许的最大值,能够提供电池放电回路。
(2)如果放电电压低于电池允许的最小值,能够提供电池充电回路。则切断电池与外部电路的连接,并且则切断电池与外部电路的连接。
(3)如果锂电池的充、放电电流大于极限值,则切断电池与外部电路的连接。
(4)当锂电池回复正常状态后,保护电路应能相应的解除保护状态,使电池能够继续正常工作。
锂电池电路设计的注意问题
▲锂电池过充,过放电都会影响电池的寿命。
▲注意锂电池的充电电压,充电电流。然后选取合适的充电芯片。
▲注意要防止锂电池的过充,过放,短路保护等问题。
▲设计过后要经过大量的测试。
锂电池充电电路管理的设计
锂电池充电时,加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。原理虽然很简单,然而在实际的工业生产中,需要考虑的实际问题要多得多:正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性,负极的材料需要在分子结构级去设计以容纳更多的锂离子;填充在正负极之间的电解液,除了保持稳定,还需要具有良好导电性,减小电池内阻。
在锂电池处于深放电的情况下,必须要求充电器具有预充过程,使电池满足快速充电的条件;然后,根据电锂池厂商推荐的快速充电速度,一般为1C,充电器对电池进行恒流充电,电池电压缓慢上升;一旦电池电压达到所设定的终止电压,恒流充电终止,充电电流快速衰减,充电进入满充过程。
我们在设计需求要使用锂电池的产品时,需要对锂电池进行保护电路设计,在此基础上才可以进行充电电路设计。锂电池需要做过电压充电保护、过电压放电保护、过流放电保护、短路保护等。所以我们在设计锂电池保护电路的时候,至少要实现以上保护功能。