锂电池充电保护IC原理

作者：时间：2010-09-26来源：网络收藏

(3) 过充时锁住模式(Latch):

通常保护 IC在过充电保护时经过一段延迟时间之后就会将Power MOS关掉(Cout),用以达到保护的目的,当锂电池电压一直下降到解除点(Overcharge Hysteresis Voltage)时就会回复,此时又会继续的充电,又保护,又放电充电放电,这种情形并不是一种很好的状况且安全性的问题将无法有效的获得解决。

锂电池一直重复着做着充电放电充电放电的动作, Power MOS的Gate将反复的High/Low,这样可能会使MOSFET变热.,也同时对于电池的寿命造成引想,由此可知Latch Mode的重要性。

假如锂电时保护电路在侦测到过充电保护时有Latch Mode,MOSFET将不会变热,且安全性相对的提高许多。在侦测到过充电保护之后,只要有连接充电器在电池包上,此时之状态及到达过充时锁住模式,因此,虽然锂电池的电压一值下降,但不会发生再充电的情形.要解除这个状况,只要将充电器移除并连接负载即可回复充放电的状态。

(4) 缩小保护电路组件:将过充电和短路保护用的延迟电容给内包到保护IC里面

保护IC的要求:

(A) 过度充电保护的高精化:

当锂离子电池有过度充电状态时，为防止因温度上升所导致的内压上升，须截止充电状态。此保护IC即检视电池电压，当侦测到过度充电时，则过度充电侦测的Power-MOSFET使之OFF而截止充电。此时所应注意者，就是过度充电的检测电压的高精度化，在电池充电时，使电池充电到饱满的状态是使用者很在意的问题，同时，兼顾到安全性的问题，就得在达到容许电压时截止充电状态。要同时符合这两个条件，就要有非常高精度的侦测器，目前精度为25mV，但将来势需有更精度的要求。

(B) 减低保护IC的耗电流达到过度放电保护目的:

已充过电的锂离子电池电随着使用时间，电池电压会渐减，最后低到规格标准值以下。此时就需要再度充电。若未充电而继续使用的话，恐就无法再充电了(过放电状态)。而为防止过放电状态，保护IC即要侦测电池电压的状态，一旦到达过放电侦测电压以下，就得使放电一方的Power-MOSFET OFF而截止放电。但此时电池本身仍有自然放电及保护IC的消费电流存在，因此需要使保护IC的耗电流降到最低的程度。

因不明原因导致短路而有大电流耗损时，为确保安全而使之停止放电。在过电流的侦测是以Power MOS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侦测电压还高时即停止放电。为了使Power MOS的Rds(on)在充电电流与放电电流时有效的应用，需使该阻抗值尽量低，(目前约20mΩ ~30mΩ )。如此，过电流侦测电压就可较低。

(D) 实现耐压值:

电池包与充电器连接时瞬间会有高压产生,因此保护IC因具备有耐高压的要求(Ricoh的保护IC即可承受到28V)

(E) 低耗电:

当到达保护时,其静态耗电流必须要小(0.1uA)

(F) 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因导致电压低到0V,故保护IC需要在0V也可以充电的动作
保护IC功能未来发展

未来的发展将如前述，提高侦测电压的精度、降低保护IC的耗电流及包装、整合MOS 、提高误动作防止功能等，同时充电器连接端子的高耐压化也是开发的重点。

包装方面,目前已由SOT23-6渐渐的朝向SON6,将来还有CSP的Package,甚至COB产品的出现,用以满足现在所强调的轻薄短小，而保护IC也不是所有的功能都一定必须要用的,可根据不同的锂电池材料开发出单一保护(如:只有过充保护或过放保护功能),可大大的减少成本及空间,这对我们来说可未尝不是一件好事.

当然，功能组件单晶化是一致的目标，如目前行动电话制造商都朝向将保护IC、充电电路、电源管理IC等外围电路集成单芯片，与逻辑IC构成双芯片的芯片组，但目前要使Power MOS的开路阻抗降低，难以与其它IC合组，即使以特殊技术制成单芯片，恐怕成本将会过高，因此，保护IC的单晶化将需一段时间来解决。