锂离子电池保护IC的新功能介绍
来源：宝鄂实业
2021-06-22 14:25
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1.充电时的过电流保护
当连接充电器进行充电时猛然发生过电流(如充电器损坏),电路立即进行过电流测试,此时Cout将由高转为低,功率MOSFET由开转为关断,实现保护功能.
V-(Vdet4过电流测试电压,Vdet4为-0.1V)=I(充电电流)×Rds(on)×2
2.过度充电时的锁定模式
通常保护IC在过度充电保护时将经过一段延迟时间,然后就会将功率MOSFET关断以达到保护的目的,当锂离子电池电压一直下降到解除点(过度充电滞后电压)时就会恢复,此时又会持续充电-保护-放电-充电-放电.这种状态的安全性问题将无法获得有效处理,锂离子电池将一直重复着充电-放电-充电-放电的动作,功率MOSFET的栅极将反复地处于高低电压交替状态,这样可能会使MOSFET变热,还会降低电池寿命,因此锁定模式很紧要.倘若锂电保护电路在测试到过度充电保护时有锁定模式,MOSFET将不会变热,且安全性相对提高很多.
在过度充电保护之后,只要充电器连接在电池组上,此时将进入过充锁定模式.此时,即使锂离子电池电压下降也不会发生再充电的情形,将充电器移除并连接负载即可恢复充放电的状态.
3.减小保护电路组件尺寸
将过度充电和短路保护用的延迟电容集成到到保护IC里面,以减小保护电路组件尺寸.
对保护IC性能的要求
1.过度充电保护的高精度化
当锂电池有过度充电状态时,为戒备因温度上升所导致的内压上升,须截止充电状态.保护IC将测试电池电压,当测试到过度充电时,则过度充电测试的功率MOSFET使之关断而截止充电.此时应留意的是过度充电的测试电压的高精度化,在电池充电时,使电池充电到饱满的状态是使用者很关心的问题,同时兼顾到安全性问题,因此需要在达到容许电压时截止充电状态.要同时符合这两个条件,非得有高精度的测试器,目前测试器的精度为25mV,该精度将有待于进一步提高.
2.降低保护IC的耗电
随着使用时间的增加,已充过电的锂电池电压会逐渐降低,最后低到规格标准值以下,此时就需要再度充电.若未充电而持续使用,可能造成由于过度放电而使电池不能持续使用.为戒备过度放电,保护IC非得测试电池电压,一旦达到过度放电测试电压以下,就得使放电一方的功率MOSFET关断而截止放电.但此时电池本身仍有自然放电及保护IC的消耗电流存在,因此需要使保护IC消耗的电流降到最低程度.
3.过电流/短路保护需有低测试电压及高精度的要求
因不明原由导致短路时非得立即停止放电.过电流的测试是以功率MOSFET的Rds(on)为感应阻抗,以监视其电压的下降,此时的电压若比过电流测试电压还高时即停止放电.为了使功率MOSFET的Rds(on)在充电电流与放电电流时有效使用,需使该阻抗值尽量低,目前该阻抗约为20mΩ~30mΩ,这样过电流测试电压就可较低.
4.耐高电压
电池组与充电器连接时瞬间会有高压萌生,因此保护IC应满足耐高压的要求.
5.低电池功耗
在保护状态时,其静态耗电流非得要小0.1uA.
6.零伏可充电
有些电池在存放的过程中可能因为放太久或不正常的原由导致电压低到0V,故保护IC需要在0V时也可以实现充电.
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