技术追踪

今日电子　・　2008 年 7 月

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保护芯片级联

上面提到的电池保护芯片最多能保

护 ４ 节锂离子电池，然而很多应用都需

要 ５～１２ 节锂离子电池串联工作，比如

电动工具、电动自行车和 Ｕ Ｐ Ｓ，此时又

如何解决呢？答案很简单，就是同时使

用多个锂电池保护芯片。如图 １ 所示，两

个保护芯片串联在一起，由 ２ 个 Ｎ 沟道

Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ 做控制开关，可以保护 ８ 节锂

离子电池，三个保护芯片串联在一起，

就保护了 １２ 节锂离子电池。这种多保护

芯片的串联就是保护芯片的“级联”。以

Ｓ － ８ ２ ０ ４ Ｂ 为例，两个 Ｓ － ８ ２ ０ ４ Ｂ 联合使

用，用 ２ 个 Ｎ 沟道 Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ 在

低压侧端进行控制，这样通过

单颗 ＩＣ 可选 ３ 节和 ４ 节的功能

就可以实现对 ６～８ 节串联锂离

子电池的保护。如果是 ５ 节锂离

子电池串联，则可以使用一个

Ｓ － ８ ２ ０ ４ Ｂ 与其他锂离子电池保

护芯片串联，实现保护功能。这

种多保护芯片的灵活组合，可

以完成对任意数目锂离子电池

的保护。

下面，详细介绍一下保护

芯片级联的具体工作情况。还

是以 Ｓ － ８ ２ ０ ４ Ｂ 为例，其 Ｃ Ｔ Ｌ Ｃ

端子可由芯片外部控制 Ｃ Ｏ Ｐ 端

子的输出电压、而 Ｃ Ｔ Ｌ Ｄ 端子

则可由芯片外部控制 Ｄ Ｏ Ｐ 端子

的输出电压。通过 Ｃ Ｔ Ｌ Ｃ 端子

以及 Ｃ Ｔ Ｌ Ｄ 端子可以分别单独

控制 Ｃ Ｏ Ｐ 端子与 Ｄ Ｏ Ｐ 端子的输

出电压。并且，这些控制功能优

先于芯片内部的电池充放电保

护功能。如果 ８ 节电池中的某一节电池

发生过充，与该电池相连接的 Ｓ－８２０４Ｂ

的 ＣＯＰ 端子输出电压会发生变化，该电

压 变 化 会 传 递 到 与 其 相 连 接 的 另 一 个

Ｓ－８２０４Ｂ 的 ＣＴＬＣ 端子，使得另一个 Ｓ－

８ ２ ０ ４ Ｂ 的 Ｃ Ｏ Ｐ 端子输出电压也发生变

化，从而控制充电控制用 Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ 关

断，实现锂离子电池的过充电保护。如

果 ８ 节电池中的某一节电池发生过放电

时，则由与该电池相连接的 Ｓ－８２０４Ｂ 的

Ｄ Ｏ Ｐ 端子向另一个 Ｓ － ８ ２ ０ ４ Ｂ 芯片的

Ｃ Ｔ Ｌ Ｄ 端子发出过放信号，改变其 Ｄ Ｏ Ｐ

端 子 的 状 态 ， 最 终 使 得 放 电 控 制 用

Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ 关断，结束放电。图 ２ 给出了

采用两个 Ｓ－８２０４Ｂ 实现过充电保护的电

路工作原理图（在 Ｎ 沟道 Ｍ Ｏ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ 控

制情况下），图 ３ 是过放电保护工作原理

图。

充放电时的温度控制

另外，对充放电过程的温度控制也

是许多设计者需要考虑的。在高温的时

候对锂离子电池充放电，会有爆炸的危

险；在低温的时候充放电，会对电芯造

成损害。在上面的方案中，在 Ｓ－８２０４Ｂ

的 Ｃ Ｔ Ｌ Ｃ 端子外接一温度控制开关（如

Ｓ－５８４１），在锂离子电池充电过程中温

度 过 高 时 ，温 控 开 关 的 控 制 信 号 通 过

Ｃ Ｔ Ｌ Ｃ 端子送给 Ｃ Ｏ Ｐ ，强行结束锂离子

电池的充电过程。同样，在 Ｃ Ｔ Ｌ Ｄ 端子

外接温度控制开关，则能对放电过程进

行温度保护。

　　

结语

市场上还有单芯片的多节锂电池充

电保护解决方案，像 Ｉｎｔｅｒｓｉｌ 公司的

ＩＳＬ９２０８，就可以实现对 ７ 节锂离子电池

的充电保护。对比多芯片串联的方案，

单芯片解决方案的优点是电路简单、比

较容易实现较好的电气性能，不过能监

控的电池数量有限，且价格较贵。采用

多芯片的级联方式，如 Ｓ－８２０４ 系列，则

不存在这种数量上的限制，其电路构成

灵活成本也不高，但缺点是外围电路相

对复杂，对外围元件的匹配程度要求较

高。

不过，随着技术的进步，相信这两

种方案终会找到一个契合点。

图 ２　　 锂离子电池过充电时的保护电路工作原理图

图 ３　　 锂离子电池过放电时的保护电路工作原理图

Ｅ Ｐ Ｃ