| 鋰電池除了過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)與短路保護(hù)功能等鋰電池的保護(hù)IC功能之外，還有其他的保護(hù)IC的新功能。
一、工作原理
1.充電時(shí)的過(guò)電流保護(hù)
當(dāng)連接充電器進(jìn)行充電時(shí)突然產(chǎn)生過(guò)電流（如充電器損壞），電路立即進(jìn)行過(guò)電流檢測(cè)，此時(shí)Cout將由高轉(zhuǎn)為低，功率MOSFET由開(kāi)轉(zhuǎn)為切斷，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。
V-=I&TImes;Rds（on）&TImes;2
（I是充電電流；Vdet4，過(guò)電流檢測(cè)電壓，Vdet4為-0.1V）
2.過(guò)度充電時(shí)的鎖定模式
通常保護(hù)IC在過(guò)度充電保護(hù)時(shí)將經(jīng)過(guò)一段延遲時(shí)間，然后就會(huì)將功率MOSFET切斷以達(dá)到保護(hù)的目的，當(dāng)鋰電池電壓一直下降到解除點(diǎn)（過(guò)度充電滯后電壓）時(shí)就會(huì)恢復(fù)，此時(shí)又會(huì)繼續(xù)充電→保護(hù)→放電→充電→放電。這種狀態(tài)的安全性問(wèn)題將無(wú)法獲得有效解決，鋰電池將一直重復(fù)著充電→放電→充電→放電的動(dòng)作，功率MOSFET的柵極將反復(fù)地處于高低電壓交替狀態(tài)，這樣可能會(huì)使MOSFET變熱，還會(huì)降低電池壽命，因此鎖定模式很重要。假如鋰電保護(hù)電路在檢測(cè)到過(guò)度充電保護(hù)時(shí)有鎖定模式，MOSFET將不會(huì)變熱，且安全性相對(duì)提高很多。
在過(guò)度充電保護(hù)之后，只要充電器連接在電池包上，此時(shí)將進(jìn)入過(guò)充鎖定模式。此時(shí)，即使鋰電池電壓下降也不會(huì)產(chǎn)生再充電的情形，將充電器移除并連接負(fù)載即可恢復(fù)充放電的狀態(tài)。
3.減少保護(hù)電路組件尺寸
將過(guò)度充電和短路保護(hù)用的延遲電容器整合在到保護(hù)IC里面，以減少保護(hù)電路組件尺寸。
二、對(duì)保護(hù)IC性能的要求
1.過(guò)度充電保護(hù)的高精密度化
當(dāng)鋰離子電池有過(guò)度充電狀態(tài)時(shí)，為防止因溫度上升所導(dǎo)致的內(nèi)壓上升，須截止充電狀態(tài)。保護(hù)IC將檢測(cè)電池電壓，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)度充電時(shí)，則過(guò)度充電檢測(cè)的功率MOSFET使之切斷而截止充電。此時(shí)應(yīng)注意的是過(guò)度充電的檢測(cè)電壓的高精密度化，在電池充電時(shí)，使電池充電到飽滿的狀態(tài)是使用者很關(guān)心的問(wèn)題，同時(shí)兼顧到安全性問(wèn)題，因此需要在達(dá)到容許電壓時(shí)截止充電狀態(tài)。要同時(shí)符合這兩個(gè)條件，必須有高精密度的檢測(cè)器，目前檢測(cè)器的精密度為25mV，該精密度將有待于進(jìn)一步提高。
2.降低保護(hù)IC的耗電
隨著使用時(shí)間的增加，已充過(guò)電的鋰離子電池電壓會(huì)逐漸降低，最后低到規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)值以下，此時(shí)就需要再度充電。若未充電而繼續(xù)使用，可能造成由于過(guò)度放電而使電池不能繼續(xù)使用。為防止過(guò)度放電，保護(hù)IC必須檢測(cè)電池電壓，一旦達(dá)到過(guò)度放電檢測(cè)電壓以下，就得使放電一方的功率MOSFET切斷而截止放電。但此時(shí)電池本身仍有自然放電及保護(hù)IC的消耗電流存在，因此需要使保護(hù)IC消耗的電流降到最低程度。
3.過(guò)電流/短路保護(hù)需有低檢測(cè)電壓及高精密度的要求
因不明原因?qū)е露搪窌r(shí)必須立即停止放電。過(guò)電流的檢測(cè)是以功率MOSFET的Rds（on）為感應(yīng)阻抗，以監(jiān)視其電壓的下降，此時(shí)的電壓若比過(guò)電流檢測(cè)電壓還高時(shí)即停止放電。為了使功率MOSFET的Rds（on）在充電電流與放電電流時(shí)有效應(yīng)用，需使該阻抗值盡量低，目前該阻抗約為20mΩ~30mΩ，這樣過(guò)電流檢測(cè)電壓就可較低。
4.耐高電壓
電池包與充電器連接時(shí)瞬間會(huì)有高壓產(chǎn)生，因此保護(hù)IC應(yīng)滿足耐高壓的要求。
5.低電池功耗
在保護(hù)狀態(tài)時(shí)，其靜態(tài)耗電流必須要小0.1μA.
6.零伏可充電
有些電池在存放的過(guò)程中可能因?yàn)榉盘没虿徽５脑驅(qū)е码妷旱偷?V，故保護(hù)IC需要在0V時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)充電。
三、保護(hù)IC發(fā)展展望
如前所述，未來(lái)保護(hù)IC將進(jìn)一步提高檢測(cè)電壓的精密度、降低保護(hù)IC的耗電流和提高誤動(dòng)作防止功能等，同時(shí)充電器連接端子的高耐壓也是研發(fā)的重點(diǎn)。在封裝方面，目前已由SOT23-6逐漸轉(zhuǎn)向SON6封裝，將來(lái)還有CSP封裝，甚至出現(xiàn)COB產(chǎn)品用以滿足現(xiàn)在所強(qiáng)調(diào)的輕薄短小要求。
在功能方面，保護(hù)IC不需要整合所有的功能，可根據(jù)不同的鋰電池材料開(kāi)發(fā)出單一保護(hù)IC，如只有過(guò)充保護(hù)或過(guò)放保護(hù)功能，這樣可以大幅減少成本及尺寸。
當(dāng)然，功能組件單晶體化是不變的目標(biāo)，如目前手機(jī)制造商都朝向?qū)⒈Ｗo(hù)IC、充電電路以及電源管理IC等周邊電路與邏輯IC構(gòu)成雙芯片的芯片組，但目前要使功率MOSFET的開(kāi)路阻抗降低，難以與其它IC整合，即使以特殊技術(shù)制成單芯片，恐怕成本將會(huì)過(guò)高。因此，保護(hù)IC的單晶體化將需一段時(shí)間來(lái)解決。 |
