锂电池充电保护IC的工作原理是怎样的

锂离子电池因能量密度高，使得难以确保电池的安全性。具体而言，在过度充电情况下，电池温度上升后能量将过剩，所以电解液分解而发生气体，因内压上升而导致有发火或决裂的危机。反之，在过度放电情况下，电解液因分解导致电池特性劣化及耐久性劣化(即充电次数下降)。

锂离子电池的保护电路就是要确保这样的过度充电及放电情况时的安全性，并防止特性的劣化。锂离子电池的保护电路是由保护IC、及两颗Power-MOSFET所构成。其间保护IC为监督电池电压；当有过度充电及放电情况时，则切换以外挂的Power-MOSFET来保护电池，保护IC的功用为: (1)过度充电保护、(2)过度放电保护、(3)过电流/短路保护。以下就这三项功用的保护动作加以说明

当锂电池发生过度充电时,电池内电解质会被分解,使得温度上升并发生气体,使得压力上升而或许引起自燃或爆裂的危机,锂电池保护IC用意就是要防止过充电的景象发生。

过度充电保护IC原理：在过度放电的景象下,电解液因分解而导致电池特性劣化,并构成充电次数的下降,锂电池保护IC用以保护其过放电的情况发生, 到达保护动作。当锂电池接上充电器,且此时锂电池电压高于过放电电压时,过放电保护功用方可解除。 

其他,为了关于脉冲放电之景象,过放侦测设有推延时间用以防备此种误动作的发生。因为不明原因(放电时或正负极遭金属物误触)构成过电流或短路电流发生,为确保安全,使其间断放电。 

电流保护IC原理：

公式为：假定V-=0.2V, Rds(on)=25mΩ,则保护电流的巨细为I=4A

 相同的,过电流检出也有必要要设有推延时间以防有忽然的电流流入时,会发生误动作,使其发生保护的误动作。 一般在过电流发生后,若能移除过电流之要素(例如:立刻与负载脱离..),就会回复其正常情况,可以再实行正常的充放电动作。除了上述的锂电池保护IC功用之外,现在还有一些新的功用值得我们留意,以东瑞电子所独家代理的"Ricoh"锂电池保护IC为例---R5426

当联接充电器在充电时忽然有过电流发生(充电器损坏),即发生充电时过电流检测,此时将Cout将由High'Low,Power MOS由ON'OFF,到达保护之动作。

注:Vdet4为-0.1V

(2)   缩短测试时间：(A)  当我们将R5426之DS pin open时,此时delay time为规范书上所示；(B)  当我们将R5426之DS pin接VDD时,此时delay time将只要1/90；(C)  当我们将R5426之DS pin接Vim(min=1.2V,max=VDD-1.1V),此时将可忽略delay time。

(3)   过充时锁住形式(Latch)：锂电池一直重复着做着充电放电充电放电的动作, Power MOS的Gate将反复的High/Low,这样或许会使MOSFET变热.,也一起关于电池的寿命构成引想,由此可知Latch Mode的重要性。假设锂电时保护电路在侦测到过充电保护时有Latch Mode,MOSFET将不会变热,且安全性相对的进步许多。在侦测到过充电保护之后,只要有联接充电器在电池包上,此时之情况及抵达过充时锁住形式,因此,尽管锂电池的电压一值下降,但不会发生再充电的景象.要解除这个情况,只要将充电器移除并联接负载即可回复充放电的情况。 

(4)   缩小保护电路组件: 将过充电和短路保护用的推延电容给内包到保护IC里面

(A)   过度充电保护的高精化；(B)   减低保护IC的耗电流到达过度放电保护目的；(C)   过电流/短路保护需有低侦测电压及高精度的要求；(D)   完结耐压值，当抵达保护时,其静态耗电流有必要要小(0.1uA)，有些电池在存放的过程中或许因为放太久或不正常的原因导致电压低到0V,故保护IC需求在0V也可以充电的动作。

包装方面,现在已由SOT23-6逐渐的朝向SON6,将来还有CSP的Package,甚至COB产品的出现,用以满足现在所侧重的轻浮短小，而保护IC也不是一切的功用都一定有必要要用的,可根据不同的锂电池资料开发出单一保护(如:只要过充保护或过放保护功用),可大大的削减本钱及空间,这对我们来说可未尝不是一件功德. 

当然，功用组件单晶化是共同的政策，如现在行动电话制造商都朝向将保护IC、充电电路、电源管理IC等外围电路集成单芯片，与逻辑IC构成双芯片的芯片组，但现在要使Power MOS的开路阻抗下降，难以与其它IC合组，即使以特别技能制成单芯片，恐怕本钱将会过高，因此，保护IC的单晶化将需一段时间来处理。

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