锂电池保护电路原理及功能有哪些

?

离子电池保护电路包括过度充电保护、过电流

/短路保护和过放电保护,要求过充电保护高

精度、保护

IC 功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性.本文详细介绍了这三种保护电路的

原

理

、

新

功

能

和

特

性

要

求

.

 

近年来

,PDA、数字相机、手机、便携式音频设备和蓝牙设备等越来越多的产品采用锂电池

作为主要电源

.锂电池具有体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池和

自放电率低等优点

,与镍镉、镍氢电池不太一样,锂电池必须考虑充电、放电时的安全性,以

防止特性劣化

.针对锂电池的过充、过度放电、过电流及短路保护很重要 ,所以通常都会在

电

池

包

内

设

计

保

护

线

路

用

以

保

护

锂

电

池

.

 

由于锂离子电池能量密度高

,因此难以确保电池的安全性.在过度充电状态下,电池温度上升

后能量将过剩

,于是电解液分解而产生气体,因内压上升而发生自燃或破裂的危险;反之,在过

度 放 电 状 态 下

, 电 解 液 因 分 解 导 致 电 池 特 性 及 耐 久 性 劣 化 , 从 而 降 低 可 充 电 次 数 .  

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状态时的安全性

,并防止特性劣化.

锂离子电池的保护电路是由保护

IC 及两颗功率 MOSFET 所构成,其中保护 IC 监视电池电

压

,当有过度充电及放电状态时切换到以外挂的功率 MOSFET 来保护电池,保护 IC 的功能有

过 度 充 电 保 护 、 过 度 放 电 保 护 和 过 电 流

/ 短 路 保 护 .  

 

过

度

充

电

保

护

过度充电保护

IC 的原理为:当外部充电器对锂电池充电时,为防止因温度上升所导致的内压

上升

,需终止充电状态.此时,保护 IC 需检测电池电压,当到达 4.25V 时(假设电池过充点为

4.25V) 即 激 活 过 度 充 电 保 护 , 将 功 率 MOS 由 开 转 为 关 断 , 进 而 截 止 充 电 .  

另外

, 还必须注意因噪声所产生的过度充电检出误动作 ,以免判定为过充保护.因此,需要设

定 延 迟 时 间

, 并 且 延 迟 时 间 不 能 短 于 噪 声 的 持 续 时 间 .  

 

过

度

放

电

保

护

在过度放电的情况下

,电解液因分解而导致电池特性劣化,并造成充电次数的降低.采用锂电

池 保 护

IC 可 以 避 免 过 度 放 电 现 象 发 生 , 实 现 电 池 保 护 功 能 .  

过度放电保护

IC 原理:为了防止锂电池的过度放电状态,假设锂电池接上负载,当锂电池电压

低于其过度放电电压检测点

(假定为 2.3V)时将激活过度放电保护,使功率 MOSFET 由开转

变为关断而截止放电

,以避免电池过度放电现象发生,并将电池保持在低静态电流的待机模

式

,

此

时

的

电

流

仅

0.1uA.

 

当锂电池接上充电器

,且此时锂电池电压高于过度放电电压时,过度放电保护功能方可解除.

另 外

, 考 虑 到 脉 冲 放 电 的 情 况 , 过 放 电 检 测 电 路 设 有 延 迟 时 间 以 避 免 发 生 误 动 作 .  

 

过

电

流

及

短

路

电

流