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锂电池技术培训保护IC的新功能

来源:www.kmlidianchi.com 发布时间:2017年05月31日
 

锂电池技术培训保护IC的新功能

除了上述的昆明锂电池保护IC功能之外,下面这些新的功能同样值得关注:

1. 充电时的过电流保护:当连接充电器进行充电时突然发生过电流(如充电器损坏),电路立即进行过电流检测,此时Cout将由高转为低,功率MOSFET由开转为关断,实现保护功能。V-Vdet4过电流检测电压,Vdet4-0.1V=I(充电电流)×Rdson)×2

2. 过度充电时的锁定模式:通常保护IC在过度充电保护时将经过一段延迟时间,然后就会将功率MOSFET关断以达到保护的目的,当锂电池电压一直下降到解除点(过度充电滞后电压)时就会恢复,此时又会继续充电-保护-放电-充电-放电。这种状态的安全性问题将无法获得有效解决,锂电池将一直重复着充电-放电-充电-放电的动作,功率MOSFET的栅极将反复地处于高低电压交替状态,这样可能会使MOSFET变热,还会降低电池寿命,因此锁定模式很重要。假如锂电保护电路在检测到过度充电保护时有锁定模式,MOSFET将不会变热,且安全性相对提高很多。

在过度充电保护之后,只要充电器连接在电池包上,此时将进入过充锁定模式。此时,即使锂电池电压下降也不会发生再充电的情形,将充电器移除并连接负载即可恢复充放电的状态。

3. 减小保护电路组件尺寸

将过度充电和短路保护用的延迟电容集成到到保护IC里面,以减小保护电路组件尺寸

对保护IC性能的要求

1. 过度充电保护的高精度化

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。保护IC将检测电池电压,当检测到过度充电时,则过度充电检测的功率MOSFET使之关断而截止充电。此时应注意的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关心的问题, 同时兼顾到安全性问题,因此需要在达到容许电压时截止充电状态。要同时符合这两个条件,必须有高精度的检测器,目前检测器的精度为25mV,该精度将有待于进一步提高。

2.昆明锂电池降低保护IC的耗电

随着使用时间的增加,已充过电的锂离子电池电压会逐渐降低,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,可能造成由于过度放电而使电池不能继续使用。为防止过度放电,保护IC必须检测电池电压,一旦达到过度放电检测电压以下,就得使放电一方的功率MOSFET 关断而截止放电。但此时电池本身仍有自然放电及保护IC的消耗电流存在,因此需要使保护IC消耗的电流降到最低程度。

3.过电流/短路保护需有低检测电压及高精度的要求因不明原因导致短路时必须立即停止放电。过电流的检测是以功率MOSFETRdson)为感应阻抗,以监视其电压的下降,此时的电压若比过电流检测电压还高时即停止放电。为了使功率MOSFETRdson)在充电电流与放电电流时有效应用,需使该阻抗值尽量低,目前该阻抗约为 20mΩ~30mΩ,这样过电流检测电压就可较低。

4.耐高电压电池包与充电器连接时瞬间会有高压产生,因此保护IC应满足耐高压的要求。

5.低电池功耗在保护状态时,其静态耗电流必须要小0.1uA

6.零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时也可以实现充电。

保护IC发展展望

如前所述,未来保护IC将进一步提高检测电压的精度、降低保护IC的耗电流和提高误动作防止功能等,同时充电器连接端子的高耐压也是研发的重点。

在封装方面,目前已由SOT23-6逐渐转向SON6封装,将来还有CSP封装,甚至出现COB产品用以满足现在所强调的轻薄短小要求。在功能方面,保护IC不需要集成所有的功能,可根据不同的锂电池材料开发出单一保护IC,如只有过充保护或过放保护功能,这样可以大大减少成本及尺寸。

当然,功能组件单晶体化是不变的目标,如目前手机制造商都朝向将保护IC、充电电路以及电源管理IC等外围电路与逻辑IC构成双芯片的芯片组, 但目前要使功率MOSFET的开路阻抗降低,难以与其它IC集成,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的单晶体化将需一段时间来解决。

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