锂电池充电保护IC原理

锂电池因能量密度高，使得难以确保电池的安全性。详尽而言，在过度充电状态下，电池温度上升后能量将过剩，于是电解液分析而出现气体，因内压上升而导致有发火或破碎的危机。反之，在过度放电状态下，电解液因分析导致电池特性劣化及耐久性劣化(即充电次数降低)。

锂电池的保护电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安全性，并戒备特性的劣化。锂电池的保护电路是由保护IC、及两颗power-MOSFET所构成。其中保护IC为监视电池电压；当有过度充电及放电状态时，则切换以外挂的power-MOSFET来保护电池，保护IC的功能为:(1)过度充电保护、(2)过度放电保护、(3)过电流/短路保护。以下就这三项功能的保护动作加以说明

(1)过度充电：

当锂电池发生过度充电时,电池内电解质会被分析,使得温度上升并出现气体,使得压力上升而可能引起自燃或爆裂的危机,锂电池保护IC用意就是要戒备过充电的情形发生。

过度充电保护IC原理：

当外部充电器对锂电池充电时,为戒备因温度上升所导致的内压上升,需终止充电状况,此时保护IC需测试电池电压,当到达4.25V时(假设电池过充点为4.25V)及激活过充电保护,将powerMOS由ON'OFF,进而截止充电。另外,过充电检出,因噪声所出现的误动作也是非得要留意的,以免判定为过充保护,因此要延迟时间的设定,而delaytime也不能短于噪声的时间。

(2)过度放电：

在过度放电的情形下,电解液因分析而导致电池特性劣化,并造成充电次数的降低,锂电池保护IC用以保护其过放电的状况发生,达成保护动作。

过度放电保护IC原理：为了戒备锂电池过度放电之状态,假设锂电池接上负载,当锂电池电压低于其过放电电压测试点(假设设定为2.3V),将激活过放电保护,将powerMOS由ON'OFF,进而截止放电,达成保护以戒备电池过放电现象发生,并将电池保持在低静态电流的状态(standbymode),此时耗电为0.1uA

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,过放电保护功能方可解除。

另外,为了关于脉冲放电之情形,过放侦测设有延迟时间用以防止此种误动作的发生。

(3)过电流及短路电流

因为不明原由(放电时或正负极遭金属物误触)造成过电流或短路电流发生,为确保安全,使其停止放电。电流保护IC原理：

当放电电流过大或短路情况发生时,保护IC将激活过(短路)电流保护,此时过电流的测试是将powerMOS的Rds(on)当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形,若比所定的过电流测试电压还高则停止放电,

公式为：

V-(过电流测试电压)=I(放电电流)*Rds(on)*2

假设V-=0.2V,Rds(on)=25mΩ,则保护电流的大小为I=4A

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