鋰電池保護電路ic的重要性及設(shè)計介紹
來源：寶鄂實業(yè)
2019-12-09 11:09
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鋰電池保護ic設(shè)計
鋰電池保護電路主要由基準源，比較器，邏輯控制電路以及一些附加功能塊組成。比較器檢測所用到的基準電壓都要通過一個基準源電路來提供，此基準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時正常工作。
所有鋰電池保護方案都是以鋰電池保護板為載體，以保護電路為表現(xiàn)形式的，保護電路通常由保護IC和兩個功率MOSFET組成，保護IC負責監(jiān)控有關(guān)參數(shù)，MOSFET負責實施電源保護。
在鋰電池保護方案設(shè)計中，必須達到以下六個目的：
1、過度充電保護的高精度化：使電池充電到飽滿狀態(tài)時兼顧到安全性，目前的精度為25mV，尚待進一步提高；
2、降低保護IC的耗電：MOSFET關(guān)斷的情況下，電池本身仍有自放電及保護IC的消耗電流存在，需要盡可能地將保護IC消耗的電流降到最低程度；
3、過流/短路保護需有低檢測電壓及高精度的要求。過流/短路時是以MOSFET的Rds(on)為感應(yīng)阻抗監(jiān)視電壓的下降過程，此時的電壓若比電流檢測電壓還高時即停止放電，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，電池包與充電器連接時瞬間會有高電壓；
5、低電池功耗：保護狀態(tài)時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?，故保護IC需在零伏時可充電。
鋰電池保護電路設(shè)計
由于鋰電池的化學(xué)特性，在正常使用過程中，其內(nèi)部進行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng)，但在某些條件下，如對其過充電、過放電和過電流將會導(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，會嚴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)致安全問題，因此所有的鋰離子電池都需要一個保護電路，用于對電池的充、放電狀態(tài)進行有效監(jiān)測，并在某些條件下關(guān)斷充、放電回路以防止對電池發(fā)生損害。
鋰離子電池保護電路包括過度充電保護、過電流/短路保護和過放電保護，要求過充電保護高精密度、保護IC功耗低、高耐壓以及零伏可充電等特性。
鋰電池保護ic的重要性
近年來，PDA、數(shù)字相機、手機、可攜式音訊設(shè)備和藍芽設(shè)備等越來越多的產(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，與鎳鎘、鎳氫電池不太一樣，鋰電池必須考慮充電、放電時的安全性，以防止特性劣化。針對鋰電池的過充、過度放電、過電流及短路保護很重要，所以通常都會在電池包內(nèi)設(shè)計保護線路用以保護鋰電池。
鋰電池的保護電路就是要確保這樣的過度充電及放電狀態(tài)時的安全性，并防止特性劣化。鋰離子電池的保護電路是由保護IC及兩顆功率MOSFET所構(gòu)成，其中保護IC監(jiān)視電池電壓，當有過度充電及放電狀態(tài)時切換到以外掛的功率MOSFET來保護電池，保護IC的功能有過度充電保護、過度放電保護和過電流/短路保護。
其中保護IC為監(jiān)視電池電壓；當有過度充電及放電狀態(tài)時，則切換以外掛的Power-MOSFET來保護電池，保護IC的功能為：過度充電保護、過度放電保護、過電流/短路保護。
1.過度充電：
當鋰電池發(fā)生過度充電時，電池內(nèi)電解質(zhì)會被分解，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，鋰電池保護IC用意就是要防止過充電的情形發(fā)生。
2.過度放電：
在過度放電的情形下，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IC用以保護其過放電的狀況發(fā)生，達成保護動作。
3.過電流及短路電流
因為不明原因（放電時或正負極遭金屬物誤觸）造成過電流或短路電流發(fā)生，為確保安全，使其停止放電。
