鋰電池充電保護(hù)IC原理

(3) 過充時(shí)鎖住模式(Latch):

通常保護(hù)IC在過充電保護(hù)時(shí)經(jīng)過一段延遲時(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題將無法有效的獲得解決。

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) 過度充電保護(hù)的高精化:

當(dāng)鋰離子電池有過度充電狀態(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)到過度充電時(shí)，則過度充電偵測(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題，同時(shí)，兼顧到安全性的問題，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)到過度放電保護(hù)目的:

已充過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，恐就無法再充電了(過放電狀態(tài))。而為防止過放電狀態(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功能未來發(fā)展

未來的發(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:只有過充保護(hù)或過放保護(hù)功能),可大大的減少成本及空間,這對(duì)我們來說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)過高，因此，保護(hù)IC的單晶化將需一段時(shí)間來解決。