锂电池保护ic设计,锂电池保护ic的重要性

2019-07-31      41 次浏览

锂电池保护ic设计,锂电池保护ic的重要性。锂电池保护ic对设计和工艺要求十分严格。单节锂电池保护ic设计了一种低功耗的单节锂电池保护电路,此保护电路不仅对锂离子电池提供过充电,过放电,放电过流保护,还提供充电异常保护,零伏电池充电禁止等功能。


锂电池保护ic设计


锂电池保护电路主要由基准源,比较器,逻辑控制电路以及一些附加功能块组成。比较器检测所用到的基准电压都要通过一个基准源电路来提供,此基准源在正常工作情况下,必须高精度,低功耗,以满足芯片要求,且能够在电源电压低至2.2V时正常工作。


所有锂电池保护方案都是以锂电池保护板为载体,以保护电路为表现形式的,保护电路通常由保护IC和两个功率MOSFET组成,保护IC负责监控有关参数,MOSFET负责实施电源保护。


在锂电池保护方案设计中,必须达到以下六个目的:


1、过度充电保护的高精度化:使电池充电到饱满状态时兼顾到安全性,目前的精度为25mV,尚待进一步提高;


2、降低保护IC的耗电:MOSFET关断的情况下,电池本身仍有自放电及保护IC的消耗电流存在,需要尽可能地将保护IC消耗的电流降到最低程度;


3、过流/短路保护需有低检测电压及高精度的要求。过流/短路时是以MOSFET的Rds(on)为感应阻抗监视电压的下降过程,此时的电压若比电流检测电压还高时即停止放电,因此需使该阻抗值尽量低,目前该阻抗约为20mΩ~30mΩ;


4、耐高电压:表现在充电时,电池包与充电器连接时瞬间会有高电压;


5、低电池功耗:保护状态时的锂电池电流必须小于0.1μA;


6、零伏可充电:有些电池因放的太久或其他非正常原因导致电压降到零伏,故保护IC需在零伏时可充电。


锂电池保护电路设计


由于锂电池的化学特性,在正常使用过程中,其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应,但在某些条件下,如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后,会严重影响电池的性能与使用寿命,并可能产生大量气体,使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题,因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路,用于对电池的充、放电状态进行有效监测,并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。


锂离子电池保护电路包括过度充电保护、过电流/短路保护和过放电保护,要求过充电保护高精密度、保护IC功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性。


锂电池保护ic的重要性


近年来,PDA、数字相机、手机、可携式音讯设备和蓝芽设备等越来越多的产品采用锂电池作为主要电源。锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和自放电率低等优点,与镍镉、镍氢电池不太一样,锂电池必须考虑充电、放电时的安全性,以防止特性劣化。针对锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护很重要,所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池。


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,并防止特性劣化。锂离子电池的保护电路是由保护IC及两颗功率MOSFET所构成,其中保护IC监视电池电压,当有过度充电及放电状态时切换到以外挂的功率MOSFET来保护电池,保护IC的功能有过度充电保护、过度放电保护和过电流/短路保护。


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。


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。


以上就是锂电池保护电路ic的重要性及设计介绍。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。


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