鋰電池充電保護(hù)IC原理

(3) 過(guò)充時(shí)鎖住模式(Latch):

通常保護(hù)IC在過(guò)充電保護(hù)時(shí)經(jīng)過(guò)一段延遲時(shí)間之后就會(huì)將Power MOS關(guān)掉(Cout),用以達(dá)到保護(hù)的目的,當(dāng)鋰電池電壓一直下降到解除點(diǎn)(Overcharge Hysteresis Voltage)時(shí)就會(huì)回復(fù),此時(shí)又會(huì)繼續(xù)的充電,又保護(hù),又放電充電放電,這種情形并不是一種很好的狀況且安全性的問(wèn)題將無(wú)法有效的獲得解決。

鋰電池一直重復(fù)著做著充電放電充電放電的動(dòng)作, Power MOS的Gate將反復(fù)的High/Low,這樣可能會(huì)使MOSFET變熱.,也同時(shí)對(duì)于電池的壽命造成引想,由此可知Latch Mode的重要性。

假如鋰電時(shí)保護(hù)電路在偵測(cè)到過(guò)充電保護(hù)時(shí)有Latch Mode,MOSFET將不會(huì)變熱,且安全性相對(duì)的提高許多。在偵測(cè)到過(guò)充電保護(hù)之后,只要有連接充電器在電池包上,此時(shí)之狀態(tài)及到達(dá)過(guò)充時(shí)鎖住模式,因此,雖然鋰電池的電壓一值下降,但不會(huì)發(fā)生再充電的情形.要解除這個(gè)狀況,只要將充電器移除并連接負(fù)載即可回復(fù)充放電的狀態(tài)。

(4) 縮小保護(hù)電路組件:將過(guò)充電和短路保護(hù)用的延遲電容給內(nèi)包到保護(hù)IC里面

保護(hù)IC的要求:

(A) 過(guò)度充電保護(hù)的高精化:

當(dāng)鋰離子電池有過(guò)度充電狀態(tài)時(shí)，為防止因溫度上升所導(dǎo)致的內(nèi)壓上升，須截止充電狀態(tài)。此保護(hù)IC即檢視電池電壓，當(dāng)偵測(cè)到過(guò)度充電時(shí)，則過(guò)度充電偵測(cè)的Power-MOSFET使之OFF而截止充電。此時(shí)所應(yīng)注意者，就是過(guò)度充電的檢測(cè)電壓的高精度化，在電池充電時(shí)，使電池充電到飽滿的狀態(tài)是使用者很在意的問(wèn)題，同時(shí)，兼顧到安全性的問(wèn)題，就得在達(dá)到容許電壓時(shí)截止充電狀態(tài)。要同時(shí)符合這兩個(gè)條件，就要有非常高精度的偵測(cè)器，目前精度為25mV，但將來(lái)勢(shì)需有更精度的要求。

(B) 減低保護(hù)IC的耗電流達(dá)到過(guò)度放電保護(hù)目的:

已充過(guò)電的鋰離子電池電隨著使用時(shí)間，電池電壓會(huì)漸減，最后低到規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)值以下。此時(shí)就需要再度充電。若未充電而繼續(xù)使用的話，恐就無(wú)法再充電了(過(guò)放電狀態(tài))。而為防止過(guò)放電狀態(tài)，保護(hù)IC即要偵測(cè)電池電壓的狀態(tài)，一旦到達(dá)過(guò)放電偵測(cè)電壓以下，就得使放電一方的Power-MOSFET OFF而截止放電。但此時(shí)電池本身仍有自然放電及保護(hù)IC的消費(fèi)電流存在，因此需要使保護(hù)IC的耗電流降到最低的程度。

(C) 過(guò)電流/短路保護(hù)需有低偵測(cè)電壓及高精度的要求:

因不明原因?qū)е露搪范写箅娏骱膿p時(shí)，為確保安全而使之停止放電。在過(guò)電流的偵測(cè)是以Power MOS的Rds(on)為感應(yīng)阻抗，以監(jiān)視其電壓的下降，此時(shí)的電壓若比過(guò)電流偵測(cè)電壓還高時(shí)即停止放電。為了使Power MOS的Rds(on)在充電電流與放電電流時(shí)有效的應(yīng)用，需使該阻抗值盡量低，(目前約20mΩ ~30mΩ )。如此，過(guò)電流偵測(cè)電壓就可較低。

(D) 實(shí)現(xiàn)耐壓值:

電池包與充電器連接時(shí)瞬間會(huì)有高壓產(chǎn)生,因此保護(hù)IC因具備有耐高壓的要求(Ricoh的保護(hù)IC即可承受到28V)

(E) 低耗電:

當(dāng)?shù)竭_(dá)保護(hù)時(shí),其靜態(tài)耗電流必須要小(0.1uA)

(F) 零伏可充電:

有些電池在存放的過(guò)程中可能因?yàn)榉盘没虿徽５脑驅(qū)е码妷旱偷?V,故保護(hù)IC需要在0V也可以充電的動(dòng)作
保護(hù)IC功能未來(lái)發(fā)展

未來(lái)的發(fā)展將如前述，提高偵測(cè)電壓的精度、降低保護(hù)IC的耗電流及包裝、整合MOS 、提高誤動(dòng)作防止功能等，同時(shí)充電器連接端子的高耐壓化也是開發(fā)的重點(diǎn)。

包裝方面,目前已由SOT23-6漸漸的朝向SON6,將來(lái)還有CSP的Package,甚至COB產(chǎn)品的出現(xiàn),用以滿足現(xiàn)在所強(qiáng)調(diào)的輕薄短小，而保護(hù)IC也不是所有的功能都一定必須要用的,可根據(jù)不同的鋰電池材料開發(fā)出單一保護(hù)(如:只有過(guò)充保護(hù)或過(guò)放保護(hù)功能),可大大的減少成本及空間,這對(duì)我們來(lái)說(shuō)可未嘗不是一件好事.

當(dāng)然，功能組件單晶化是一致的目標(biāo)，如目前行動(dòng)電話制造商都朝向?qū)⒈Ｗo(hù)IC、充電電路、電源管理IC等外圍電路集成單芯片，與邏輯IC構(gòu)成雙芯片的芯片組，但目前要使Power MOS的開路阻抗降低，難以與其它IC合組，即使以特殊技術(shù)制成單芯片，恐怕成本將會(huì)過(guò)高，因此，保護(hù)IC的單晶化將需一段時(shí)間來(lái)解決。