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，在過度充電情況下，電池溫度上升后能量將過剩，所以電解液分解而發(fā)生氣體，因內(nèi)壓上升而導(dǎo)致有發(fā)火或決裂的危機(jī)。反之，在過度放電情況下，電解液因分解導(dǎo)致電池特性劣化及耐久性劣化(即充電次數(shù)下降)。

鋰離子電池的保護(hù)電路就是要確保這樣的過度充電及放電情況時(shí)的安全性，并防止特性的劣化。鋰離子電池的保護(hù)電路是由保護(hù)IC、及兩顆Power-MOSFET所構(gòu)成。其間保護(hù)IC為監(jiān)督電池電壓；當(dāng)有過度充電及放電情況時(shí)，則切換以外掛的Power-MOSFET來保護(hù)電池，保護(hù)IC的功用為: (1)過度充電保護(hù)、(2)過度放電保護(hù)、(3)過電流/短路保護(hù)。以下就這三項(xiàng)功用的保護(hù)動(dòng)作加以說明

當(dāng)鋰電池發(fā)生過度充電時(shí),電池內(nèi)電解質(zhì)會(huì)被分解,使得溫度上升并發(fā)生氣體,使得壓力上升而或許引起自燃或爆裂的危機(jī),鋰電池保護(hù)IC用意就是要防止過充電的景象發(fā)生。

過度充電保護(hù)IC原理：在過度放電的景象下,電解液因分解而導(dǎo)致電池特性劣化,并構(gòu)成充電次數(shù)的下降,鋰電池保護(hù)IC用以保護(hù)其過放電的情況發(fā)生, 到達(dá)保護(hù)動(dòng)作。當(dāng)鋰電池接上充電器,且此時(shí)鋰電池電壓高于過放電電壓時(shí),過放電保護(hù)功用方可解除。?

其他,為了關(guān)于脈沖放電之景象,過放偵測(cè)設(shè)有推延時(shí)間用以防備此種誤動(dòng)作的發(fā)生。因?yàn)椴幻髟?放電時(shí)或正負(fù)極遭金屬物誤觸)構(gòu)成過電流或短路電流發(fā)生,為確保安全,使其間斷放電。?

電流保護(hù)IC原理：

公式為：假定V-=0.2V, Rds(on)=25mΩ,則保護(hù)電流的巨細(xì)為I=4A

?相同的,過電流檢出也有必要要設(shè)有推延時(shí)間以防有忽然的電流流入時(shí),會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作,使其發(fā)生保護(hù)的誤動(dòng)作。?一般在過電流發(fā)生后,若能移除過電流之要素(例如:立刻與負(fù)載脫離..),就會(huì)回復(fù)其正常情況,可以再實(shí)行正常的充放電動(dòng)作。除了上述的鋰電池保護(hù)IC功用之外,現(xiàn)在還有一些新的功用值得我們留意,以東瑞電子所獨(dú)家代理的"Ricoh"鋰電池保護(hù)IC為例---R5426

當(dāng)聯(lián)接充電器在充電時(shí)忽然有過電流發(fā)生(充電器損壞),即發(fā)生充電時(shí)過電流檢測(cè),此時(shí)將Cout將由High'Low,Power MOS由ON'OFF,到達(dá)保護(hù)之動(dòng)作。

注:Vdet4為-0.1V

(2)?? 縮短測(cè)試時(shí)間：(A)? 當(dāng)我們將R5426之DS pin open時(shí),此時(shí)delay time為規(guī)范書上所示；(B)? 當(dāng)我們將R5426之DS pin接VDD時(shí),此時(shí)delay time將只要1/90；(C)? 當(dāng)我們將R5426之DS pin接Vim(min=1.2V,max=VDD-1.1V),此時(shí)將可忽略delay time。

(3)?? 過充時(shí)鎖住形式(Latch)：鋰電池一直重復(fù)著做著充電放電充電放電的動(dòng)作, Power MOS的Gate將反復(fù)的High/Low,這樣或許會(huì)使MOSFET變熱.,也一起關(guān)于電池的壽命構(gòu)成引想,由此可知Latch Mode的重要性。假設(shè)鋰電時(shí)保護(hù)電路在偵測(cè)到過充電保護(hù)時(shí)有Latch Mode,MOSFET將不會(huì)變熱,且安全性相對(duì)的進(jìn)步許多。在偵測(cè)到過充電保護(hù)之后,只要有聯(lián)接充電器在電池包上,此時(shí)之情況及抵達(dá)過充時(shí)鎖住形式,因此,盡管鋰電池的電壓一值下降,但不會(huì)發(fā)生再充電的景象.要解除這個(gè)情況,只要將充電器移除并聯(lián)接負(fù)載即可回復(fù)充放電的情況。?

(4)?? 縮小保護(hù)電路組件:?將過充電和短路保護(hù)用的推延電容給內(nèi)包到保護(hù)IC里面

(A)?? 過度充電保護(hù)的高精化；(B)?? 減低保護(hù)IC的耗電流到達(dá)過度放電保護(hù)目的；(C)?? 過電流/短路保護(hù)需有低偵測(cè)電壓及高精度的要求；(D)?? 完結(jié)耐壓值，當(dāng)?shù)诌_(dá)保護(hù)時(shí),其靜態(tài)耗電流有必要要小(0.1uA)，有些電池在存放的過程中或許因?yàn)榉盘没虿徽５脑驅(qū)е码妷旱偷?V,故保護(hù)IC需求在0V也可以充電的動(dòng)作。

包裝方面,現(xiàn)在已由SOT23-6逐漸的朝向SON6,將來還有CSP的Package,甚至COB產(chǎn)品的出現(xiàn),用以滿足現(xiàn)在所側(cè)重的輕浮短小，而保護(hù)IC也不是一切的功用都一定有必要要用的,可根據(jù)不同的鋰電池資料開發(fā)出單一保護(hù)(如:只要過充保護(hù)或過放保護(hù)功用),可大大的削減本錢及空間,這對(duì)我們來說可未嘗不是一件功德.?

當(dāng)然，功用組件單晶化是共同的政策，如現(xiàn)在行動(dòng)電話制造商都朝向?qū)⒈Ｗo(hù)IC、充電電路、電源管理IC等外圍電路集成單芯片，與邏輯IC構(gòu)成雙芯片的芯片組，但現(xiàn)在要使Power MOS的開路阻抗下降，難以與其它IC合組，即使以特別技能制成單芯片，恐怕本錢將會(huì)過高，因此，保護(hù)IC的單晶化將需一段時(shí)間來處理。

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