《保护IC基本知识》PPT课件.ppt

2020 3 23 1 单节锂离子保护IC 2020 3 23 2 充电电池使用过程中 过充电 过放电和过电流是影响电池使用寿命和性能的主要因素 充电电池保护IC通过保护环路有效监测并防止对电池产生损害 2020 3 23 3 在锂离子充电电池的使用过程中 可能会由于使用者的错误使用而造成过充 产生电池温度上升 其次 由于电解液的分解而产生瓦斯 使其内部压力上升 以及金属锂等的释出而造成有起火及破裂的危险 相反 在放电时 如果产生过放将会分解电解液 使得电池的特性产生劣化 为了避免过充及过放所产生的安全性问题 并防止电池特性劣化 在锂离子电池包中采用了保护回路 4 2020 3 23 图1 保护回路由两个FET和专用IC 以下称为保护IC 构成 保护IC负责监测电池电压 并控制两个FET的栅极 而FET分别实现过充和过放的控制功能 保护线路 过充 过放 2020 3 23 5 锂离子充电电池保护用IC的基本功能 1 过充监测防止电池的特性劣化 起火及破裂 确保安全性 2 过放监测防止电池特性劣化 确保电池的使用寿命 3 过电流监测防止FET的破坏 短路保护及确保搬运时的安全性 采用保护回路来实现以上三种保护功能 提高电池包的安全性和可靠性 2020 3 23 6 S 8261系列IC S 8261系列是由内藏高精度电压检出电路和延迟电路组成的锂离子 锂化合物可充电电池保护IC 它最适合于单节锂离子 锂化合物可充电电池的过充电 过放电和过电流保护 2020 3 23 7 特点 1 内藏高精度电压检出电路2 连接充电器的端子采用高耐压装置3 各种延迟时间均由内藏电路来实现4 内藏三级过电流检出电路5 可以选择 向0V电池充电功能6 充电器检出功能 异常充电电流检出功能7 低消耗电流8 宽工作温度范围 40 85 9 小型封装 6脚 绝对最大额定值 28V 正常工作时 3 5 A 7 A max 休眠时 0 1 A max 8 2020 3 23 充电控制 放电控制 过电流检出端 正电源输入端 负电源输入端 测定延迟时间 MOSFET 锂离子保护IC连接例子 9 2020 3 23 VM端检出的电压值来判定 10 2020 3 23 放电控制 充电控制 ESD对策 电源变动对策 充电器逆连接对策 11 2020 3 23 工作时序图1 过充电 过放电时序 2020 3 23 12 通常状态 在通常状态下可以自由充放电 因此控制用FET都为接通状态 为了有效地利用放电电流及充电电流 在FET里采用了小接通阻抗功率MOS管 注 初次连接电池时 会有不能放电的状态 这时 短路VM端子和VSS端子 或连接充电器就能恢复到通常状态 2020 3 23 13 过充电状态 过充保护功能是指在电池电压达到某个电压 以下称为过充电检测电压 时 禁止由充电器继续充电 即 将控制过充的FET变成关断状态 停止充电电流的流动 控制IC的充电控制CO引脚控制充电用FET 检测到过充电电压时 CO出发低电平 使控制充电FET关断 停止对电池充电 2020 3 23 14 过放电状态 过放电保护功能是指在电池电压降到某个电压 以下称为过放电检测电压 时 停止对负载放电 即 将控制放充的FET变成关断状态 停止放电电流的流动 控制IC的放电控制DO引脚控制放电用FET 检测到过放电电压时 DO出发低电平 使控制放电FET关断 停止对负载放电 2020 3 23 15 过电流状态过电流1 过电流2 短路 在通常状态的电池使用时 放电电流在额定值以上 且这个状态持续在过电流检出延迟时间以上的场合 关闭放电控制用FET 停止放电 这个状态叫作过电流状态 功能 在消耗大电流时停止对负载的放电目的 保护电池及FET 确保电池包在工作状态下的安全性 过电流检测是将FET的接通电阻当成感应电阻处理 监视其电压的状况 若比所设定的电压 过电流检测电压 还高 则立即停止放电 过电流检测必须设置延迟时间 若没有延迟时间 当突然有电流流入时 会检测出过电电流 而使得放电停止 因此 近来的保护IC都分为在短路时和突然有电流流入时的两种不同状况的检测 过电流检测之后 电池包与负载脱离后将恢复到常态 可以再充电或放电 2020 3 23 16 选择IC 2020 3 23 17 锂离子充电电池保护IC的发展趋势 a 保护功能需求改变b 过充电检测电压精度更高c 低成本及高安全性d 将控制IC和外部FET集成e 汽车用保护ICf 锂离子聚合物电池用保护IC 2020 3 23 18 a 保护功能需求改变 并非所有应用都要求具备过充 过放及过电流保护的功能 例如 将来也许会采用只有过放电保护功能的保护IC构成其保护回路 2020 3 23 19 b 过充电检测电压精度更高 为了提高电池包的安全性 要求过充电检测电压的精度足够高 现在 25mV 温度 25 的条件下 为最高精度 但在其它温度范围内 将来会要求能达到同样的高精度 2020 3 23 20 c 低成本及高安全性 在保护回路上 同时要求成本低和高安全性 这样 未来可能会划分为保护IC及复位IC等功能简化产品 以及使用专用IC等两大类 2020 3 23 21 d 将控制IC和外部FET集成 在考虑空间的情况下 将控制IC和外接FET采用单个封装 但是 由于FET能选择的范围有限 再加上FET的热影响会产生控制系统的误动作和破坏等在安全性问题 采用单一封装IC并不是最佳的选择 2020 3 23 22 e 汽车用保护IC 锂离子充电电池的最大市场为汽车电池的市场 与便携式电子产品相比 由于容量变大 因此其安全性的要求会更加高 以往的保护功能可能并不能满足需要 因此 如何满足这些变化是今后的重要课题 2020 3 23 23 f 锂离子聚合物电池用保护IC 各电池厂商都在加速开发锂离子聚合物电池 并宣称将不再需要保护回路 但是 这并不能真的马上实现 将可能发展为