保護(hù)IC基本知識

保護(hù)IC基本知識充電電池使用過程中，過充電、過放電和過電流是影響電池使用壽命和性能的主要因素，充電電池保護(hù)IC通過保護(hù)環(huán)路有效監(jiān)測并防止對電池產(chǎn)生損害。5/12/20232在鋰離子充電電池的使用過程中，可能會由于使用者的錯誤使用而造成過充，產(chǎn)生電池溫度上升；其次，由于電解液的分解而產(chǎn)生瓦斯，使其內(nèi)部壓力上升，以及金屬鋰等的釋出而造成有起火及破裂的危險。相反，在放電時，如果產(chǎn)生過放將會分解電解液，使得電池的特性產(chǎn)生劣化。為了避免過充及過放所產(chǎn)生的安全性問題，并防止電池特性劣化，在鋰離子電池包中采用了保護(hù)回路5/12/20233圖1保護(hù)回路由兩個FET和專用IC(以下稱為保護(hù)IC)構(gòu)成。保護(hù)IC負(fù)責(zé)監(jiān)測電池電壓，并控制兩個FET的柵極，而FET分別實(shí)現(xiàn)過充和過放的控制功能。

保護(hù)線路過充過放5/12/20234鋰離子充電電池保護(hù)用IC的基本功能

1.

過充監(jiān)測

防止電池的特性劣化、起火及破裂，確保安全性。

2.

過放監(jiān)測

防止電池特性劣化，確保電池的使用壽命。

3.

過電流監(jiān)測

防止FET的破壞，短路保護(hù)及確保搬運(yùn)時的安全性。

采用保護(hù)回路來實(shí)現(xiàn)以上三種保護(hù)功能，提高電池包的安全性和可靠性。

5/12/20235S-8261系列ICS-8261系列是由內(nèi)藏高精度電壓檢出電路和延遲電路組成的鋰離子/鋰化合物可充電電池保護(hù)IC。它最適合于單節(jié)鋰離子/鋰化合物可充電電池的過充電、過放電和過電流保護(hù)。5/12/20236特點(diǎn)：1、內(nèi)藏高精度電壓檢出電路2、連接充電器的端子采用高耐壓裝置3、各種延遲時間均由內(nèi)藏電路來實(shí)現(xiàn)4、內(nèi)藏三級過電流檢出電路5、可以選擇<有>/<無>向0V電池充電功能6、充電器檢出功能、異常充電電流檢出功能7、低消耗電流8、寬工作溫度范圍：-40℃~+85℃9、小型封裝:6腳絕對最大額定值：28V正常工作時：3.5μA,7μA(max)休眠時：（max）5/12/20237充電控制放電控制過電流檢出端正電源輸入端負(fù)電源輸入端測定延遲時間MOSFET鋰離子保護(hù)IC連接例子

5/12/20238VM端檢出的電壓值來判定5/12/20239放電控制充電控制ESD對策電源變動對策充電器逆連接對策5/12/202310工作時序圖

1.過充電、過放電時序5/12/202311通常狀態(tài)：在通常狀態(tài)下可以自由充放電，因此控制用FET都為接通狀態(tài)。為了有效地利用放電電流及充電電流，在FET里采用了小接通阻抗功率MOS管。

注*初次連接電池時，會有不能放電的狀態(tài)，這時，短路VM端子和VSS端子，或連接充電器就能恢復(fù)到通常狀態(tài)。5/12/202312過充電狀態(tài)：過充保護(hù)功能是指在電池電壓達(dá)到某個電壓(以下稱為過充電檢測電壓)時，禁止由充電器繼續(xù)充電。即，將控制過充的FET變成關(guān)斷狀態(tài)，停止充電電流的流動。

控制IC的充電控制CO引腳控制充電用FET，檢測到過充電電壓時，CO出發(fā)低電平，使控制充電FET關(guān)斷，停止對電池充電。5/12/202313過放電狀態(tài)過放電保護(hù)功能是指在電池電壓降到某個電壓(以下稱為過放電檢測電壓)時，停止對負(fù)載放電。即，將控制放充的FET變成關(guān)斷狀態(tài)，停止放電電流的流動?？刂艻C的放電控制DO引腳控制放電用FET，檢測到過放電電壓時，DO出發(fā)低電平，使控制放電FET關(guān)斷，停止對負(fù)載放電。5/12/202314過電流狀態(tài)

過電流1、過電流2、短路在通常狀態(tài)的電池使用時，放電電流在額定值以上，且這個狀態(tài)持續(xù)在過電流檢出延遲時間以上的場合，關(guān)閉放電控制用FET，停止放電。這個狀態(tài)叫作過電流狀態(tài)。功能:在消耗大電流時停止對負(fù)載的放電目的:保護(hù)電池及FET，確保電池包在工作狀態(tài)下的安全性。過電流檢測是將FET的接通電阻當(dāng)成感應(yīng)電阻處理，監(jiān)視其電壓的狀況，若比所設(shè)定的電壓(過電流檢測電壓)還高，則立即停止放電。

過電流檢測必須設(shè)置延遲時間。若沒有延遲時間，當(dāng)突然有電流流入時，會檢測出過電電流，而使得放電停止。因此，近來的保護(hù)IC都分為在短路時和突然有電流流入時的兩種不同狀況的檢測。

過電流檢測之后，電池包與負(fù)載脫離后將恢復(fù)到常態(tài)，可以再充電或放電。

5/12/202315選擇IC5/12/202316鋰離子充電電池保護(hù)IC的發(fā)展趨勢

a．保護(hù)功能需求改變

b.

過充電檢測電壓精度更高

c.

低成本及高安全性d.

將控制IC和外部FET集成

e.

汽車用保護(hù)IC

f.

鋰離子聚合物電池用保護(hù)IC

5/12/202317a．保護(hù)功能需求改變

并非所有應(yīng)用都要求具備過充、過放及過電流保護(hù)的功能。例如，將來也許會采用只有過放電保護(hù)功能的保護(hù)IC構(gòu)成其保護(hù)回路。5/12/202318b.

過充電檢測電壓精度更高為了提高電池包的安全性，要求過充電檢測電壓的精度足夠高。現(xiàn)在，±25mV(溫度＝25℃的條件下)為最高精度，但在其它溫度范圍內(nèi)，將來會要求能達(dá)到同樣的高精度。5/12/202319c.

低成本及高安全性

在保護(hù)回路上，同時要求成本低和高安全性。這樣，未來可能會劃分為保護(hù)IC及復(fù)位IC等功能簡化產(chǎn)品，以及使用專用IC等兩大類。

5/12/202320d.

將控制IC和外部FET集成

在考慮空間的情況下，將控制IC和外接FET采用單個封裝。但是，由于FET能選擇的范圍有限，再加上FET的熱影響會產(chǎn)生控制系統(tǒng)的誤動作和破壞等在安全性問題，采用單一封裝IC并不是最佳的選擇。

5/12/202321e.

汽車用保護(hù)IC

鋰離子充電電池的最大市場為汽車電池的市場。與便攜式電子產(chǎn)品相比，由于容量變大，因此其安全性的要求會更加高，以往的保護(hù)功能可能并不能滿足需要。因此，如何滿足這些變化是今后的重要課題。

5/12/202322f.

鋰離子聚合物電池用保護(hù)IC

各電池廠商都在加速開發(fā)鋰離子聚合物電池，并宣稱將不再需要保護(hù)回路。但是，這并不能真的馬上實(shí)現(xiàn)，將可能發(fā)展為使用只具有一部分保護(hù)功能的保護(hù)回路。