基于UCC3957的鋰離子電池充電保護集成電路

鋰離子電池特點

鋰離子電池與其他電池相比，主要有以下優(yōu)點：

1.電壓高

所標志的開路電壓通常為3.6V，而鎳氫和鎳鎘電池的開路電壓為1.2V.

2.容量大

能量高、儲存能量密度大，是鋰電池的核心價值所在，以同樣輸出功率而言，鋰離子電池的重量不但比鎳氫電池輕一半，體積也小20%.

3.放電率

鋰離子電池的充電速度較快，僅需要1~2小時(h)的時間就可充電，達到最佳狀態(tài);同時，鋰離子電池的漏電量極少，即使隨意放置1~2周后再拿出來用時，一樣能發(fā)揮電力、照常工作;鋰離子電池的自放電率低8%/月，遠低于鎳鎘電池的30%和鎳氫電池的40%。

4.鋰離子電池沒有記憶效應，所以鋰離子電池可以在未完全放電的條件下充電而不會降低其容量。但是如果鋰離子電池已充足電還要繼續(xù)充電(過充電)，則會損壞電池,鋰離子電池是目前應用非常廣泛的可充電電池。

二、鋰離子電池的充電特性

鋰離子電池在充電過程中，電池的電壓和充電電流都會隨充電時間而發(fā)生變化，其變化規(guī)律如圖1所示。

圖1 鋰離子電池的充電特性曲線

鋰離子電池充電需要控制它的充電電壓，限制充電電流和精確檢測電池電壓。鋰離子電池的充電特性與鎘鎳、鎳氫的充電特性完全不同。鋰離子電池可以在它的放電周期內(nèi)任一點充電，并且可以非常有效的保持它的電荷，保持時間比鎳氫電池長兩倍以上，重量輕，其重量只有同容量鎘鎳電池的1/2，比質(zhì)量密度是鎘鎳電池的4倍。鋰離子電池開始充電時，電壓緩慢上升，充電電流逐漸減小，當電池電壓達到4.2V左右時，電池電壓基本不變，充電電流繼續(xù)下降，判斷鋰離子電池充電是否結束的方法是利用檢測它的充電電流，當它的充電電流下降至某一定值時結束充電。例如鋰離子電池的充電電流降到40mA(典型值為起始充電電流的 5%左右)時結束充電，也可以在檢測到鋰離子電池達到4.2V時啟動定時器，在一定的時延后結束充電。這時充電電路應有一個精度較高的電池電壓檢測電路，以防止鋰離子電池過充電。需要指出的是，鋰離子電池不需要涓流充電。

UCC3957的主要特點

UCC3957是采用BiCMOS工藝的3/4節(jié)鋰離子電池組充電器保護用控制集成電路。它與外部的P溝道MOSFET晶體管一起對電池組充電實現(xiàn)兩級過電流保護，如果達到第一級過電流閥值電位時，保護電路以按用戶設定的保護時間，將外接電容放電，如果第一級保護時間到，電池過充、放電故障仍未排除，外接保護定時電容放電MOSFET以17倍于第一級保護時間關斷，實施第二級保護，這對容性負載是很有用的。UCC3957在休眠工作模式下的耗電僅為3.5μA，典型工作電流為30μA，直流工作電壓范圍為6.5∽20V，充電過電流保護延時時間可通過調(diào)節(jié)外接元件參數(shù)的辦法實現(xiàn)。使用外部P溝道 MOSFET晶體管的優(yōu)點是，可以保護任一節(jié)電池過放電和過充電，并保護電池組及UCC3957集成電路本身。

1、UCC3957的工作原理框圖與引腳功能

UCC3957的工作原理框圖如圖2所示。

圖2 UCC3957的工作原理框圖

由圖2可見，利用UCC3957內(nèi)部的工作狀態(tài)選擇器可以選擇UCC3957的工作狀態(tài)，當工作于持續(xù)工作狀態(tài)時可以保護每一節(jié)鋰離子電池，使其免于過充電和過放電。而過電流控制器則用于保護電池組不致產(chǎn)生過大的放電電流，而損壞電池組。

為配合不同廠家生產(chǎn)的鋰電池，UCC3957系列集成電路有表1所示的4種不同的過電壓保護門限值。

表1 UCC3957-X的過電壓保護門限值(V)

UCC3957的引腳圖如圖3所示。