單芯片鋰電池保護設(shè)計方案

鋰電池保護裝置的電路原理如圖1所示，主要是由電池保護控制IC和外接放電開關(guān)M1以及充電開關(guān)M2來實現(xiàn)。當(dāng)P+/P-端連接充電器，給電池正常充電時，M1，M2均處于導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)控制IC檢測到充電異常時，將M2關(guān)斷終止充電。當(dāng)P+/P-端連接負(fù)載，電池正常放電時，M1，M2均導(dǎo)通；當(dāng)控制IC檢測到放電異常時，將M1關(guān)斷終止放電。

圖1：鋰電池保護裝置電路原理。

幾種現(xiàn)有的鋰電池保護方案

圖2是基于上述鋰電池保護原理所設(shè)計的一種常用的鋰電池保護板。圖中的SOT23-6L封裝的是控制IC，SOP8封裝的是雙開關(guān)管M1，M2。由于制造控制IC的工藝與制造開關(guān)管的工藝各不相同，因此圖2中兩個芯片是從不同的工藝流程中制造出來的，通常這兩種芯片也是由不同的芯片廠商提供。

圖2： 傳統(tǒng)的電池保護方案。

近幾年來，業(yè)界出現(xiàn)了將幾個芯片封裝在一起以提高集成度、縮小最后方案面積的趨勢。鋰電池保護市場也不例外。圖3中的兩種鋰電池保護方案A及B看起來是將圖2中的兩個芯片集成于一個芯片中，但實際上其封裝內(nèi)部控制器IC及開關(guān)管芯片仍是分開的，來自不同的廠商，該方案僅僅是將二者合封在一起，俗稱“二芯合一”。

由于內(nèi)部兩個芯片實際仍來自于不同廠商，外形不能很好匹配，因此導(dǎo)致最終封裝形狀各異，很多情況下不能采用通用封裝。這種封裝體積比較大，又不能節(jié)省外圍元件，所以這種“二芯合一”的方案實際上并省不了太多空間。在成本方面，雖然兩個封裝的成本縮減成一個封裝的成本，但由于這個封裝通常比較大，有的不是通用封裝，有的為了縮小封裝尺寸，需要用芯片疊加的封裝形式，因此與傳統(tǒng)的兩個芯片的方案相比，其成本優(yōu)勢并不明顯。

　圖4是一種真正的將控制器芯片及開關(guān)管芯片集成在同一晶圓的單芯片方案。傳統(tǒng)方案原理圖1中的開關(guān)管是N型管，接在圖1中的B-與P-之間，俗稱負(fù)極保護。 圖4中的方案由于技術(shù)原因，開關(guān)管只能改為P型管，接在B+與P+之間，俗稱正極保護。用此芯片完成保護板方案后，在檢測保護板時用戶需要更換測試設(shè)備及理念。此方案雖然減少了一定的封