上海锂电池保护IC学问分析

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上海锂电池保护IC学问分析：

近年来，PDA、数字相机、手机、可携式消息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，锂电池必需思索充电、放电时的平安性，以避免特性劣化。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。

由于锂离子电池能量密度高，因而难以确保电池的平安性。在过度充电状态下，电池温度上升后能量将过剩，于是电解液合成而产生气体，因内压上升而产生自燃或决裂的风险；反之，在过度放电状态下，电解液因合成招致电池特性及耐久性劣化，因此降低可充电次数。

锂离子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平安性，并避免特性劣化。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的功用有过度充电保护、过度放电保护和过电流／ 短路保护。

一、过度放电保护

在过度放电的状况下，电解液因合成而招致电池特性劣化，并形成充电次数的降低。采用锂电池保护IC能够防止过度放电现象产生，完成电池保护功用。

过度放电保护IC原理：为了避免锂电池的过度放电状态，假定锂电池接上负载，当锂电池电压低于其过度放电电压检测点（假定为2.3V）时将激活过度放电保护，使功率MOSFET由开转变为切断而截止放电，以防止电池过度放电现象产生，并将电池坚持在低静态电流的待机形式，此时的电流仅0.1μA。

当锂电池接上充电器，且此时锂电池电压高于过度放电电压时，过度放电保护功用方可解除。另外，思索到脉冲放电的状况，过放电检测电路设有延迟时间以防止产 生误动作。

二、过度充电保护

过度充电保护IC的原理为：当外部充电器对锂电池充电时，为避免因温度上升所招致的内压上升，需终止充电状态。此时，保护IC需检测电池电压，当抵达4.25V时（假定电池过充点为4.25V）即激活过度充电保护，将功率MOSFET由开转为切断，进而截止充电。

另外，还必需留意因噪音所产生的过度充电检出误动作，以免断定为过充保护。因而，需求设定延迟时间，并且延迟时间不能短于噪音的持续时间

三、过电流及短路电流

由于不明缘由（放电时或正负极遭金属物误触）形成过电流或短路，为确保平安，必需使其立刻中止放电。

过电流保护IC原理为，当放电电流过大或短路状况产生时，保护IC将激活过（短路）电流保护，此时过电流的检测是将功率MOSFET的Rds(on)当成感应阻抗用以监测其电压的降落情形，假如比所定的过电流检测电压还高则中止放电，运算公式为:

V- = I × Rds(on) × 2（V- 为过电流检测电压，I 为放电电流）

假定 V- = 0.2V，Rds(on) = 25mΩ，则保护电流的大小为 I = 4A

同样地，过电流检测也必需设有延迟时间以防有突发电流流入时产生误动作。

通常在过电流产生后，若能去除过电流要素（例如马上与负载脱离），将会恢复其正常状态，能够再停止正常的充放电动作。

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