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鋰電池保護板IC的功能

可以說鋰電池的IC是電池的守護神;近年來越來越多的產品急速的采用鋰電池來當做它的主要電源,不外乎其:體積小、能量密度高、無記憶效應、循環壽命高、高電壓電池、自放電率低,等優點,也因為與鎳鎘、鎳氫電池不太一樣,所以必須考慮充電、放電時之安全,確保特性劣化的防止,但也因為如此,針對鋰電池的過充,過放,過電流及短路電流的保護更顯得重要,所以通常都會在電池包內設計保護線路用以保護鋰電池,由此可見鋰電池保護IC的重要性。鋰離子電池因能量密度高,使得難以確保電池的安全性。具體而言,在過度充電狀態下,電池溫度上升后能量將過剩,于是電解液分解而產生氣體,因內壓上升而導致有發火或破裂的危機。反之,在過度放電狀態下,電解液因分解導致電池特性劣化及耐久性劣化(即充電次數降低)。

鋰離子電池的保護電路就是要確保這樣的過度充電及放電狀態時的安全性,并防止特性的劣化。

對鋰電池保護板IC性能的要求

①過度充電保護的高精度化

當鋰離子電池有過度充電狀態時,為防止因溫度上升所導致的內壓上升,須截止充電狀態.保護IC將檢測電池電壓,當檢測到過度充電時,則過度充電檢測的功率MOSFET使之關斷而截止充電.此時應注意的是過度充電的檢測電壓的高精度化,在電池充電時,使電池充電到飽滿的狀態是使用者很關心的問題,同時兼顧到安全性問題,因此需要在達到容許電壓時截止充電狀態.要同時符合這兩個條件,必須有高精度的檢測器,目前檢測器的精度為25mv,該精度將有待于進一步提高.

②降低保護IC的耗電

隨著使用時間的增加,已充過電的鋰離子電池電壓會逐漸降低,最后低到規格標準值以下,此時就需要再度充電.若未充電而繼續使用,可能造成由于過度放電而使電池不能繼續使用.為防止過度放電,保護IC必須檢測電池電壓,一旦達到過度放電檢測電壓以下,就得使放電一方的功率MOSFET關斷而截止放電.但此時電池本身仍有自然放電及保護IC的消耗電流存在,因此需要使保護IC消耗的電流降到最低程度.

 

③過電流/短路保護需有低檢測電壓及高精度的要求因不明原因導致短路時必須立即停止放電.過電流的檢測是以功率MOSFET的Rds(on)為感應阻抗,以監視其電壓的下降,此時的電壓若比過電流檢測電壓還高時即停止放電.為了使功率MOSFET的Rds(on)在充電電流與放電電流時有效應用,需使該阻抗值盡量低,目前該阻抗約為20mQ~30mQ,這樣過電流檢測電壓就可較低。④耐高電壓

電池包與充電器連接時瞬間會有高壓產生,因此保護IC應滿足耐高壓的要求.

⑤低電池功耗

在保護狀態時,其靜態耗電流必須要小0.luA.

⑥零伏可充電

有些電池在存放的過程中可能因為放太久或不正常的原因導致電壓低到0V,故保護IC需要在0V時也可以實現充電.

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