保护锂离子电池的设计

为了防止锂离子电池在过充电、过放电、过电流等异常状态影响电池寿命，通常要通过锂离子电池保护装置来防止异常状态对电池的损坏。目前锂离子电池的应用越来越广泛，从手机、Mp3、Mp4、GpS、玩具等便携式设备到要持续保存数据的煤气表，其市场容量已经达到每月几亿只。

锂离子电池保护装置的电路原理如图1所示，重要是由电池保护控制IC和外接放电开关M1以及充电开关M2来实现。当p+/p-端连接充电器，给电池正常充电时，M1，M2均处于导通状态；当控制IC检测到充电异常时，将M2关断终止充电。当p+/p-端连接负载，电池正常放电时，M1，M2均导通；当控制IC检测到放电异常时，将M1关断终止放电。

图1：锂离子电池保护装置电路原理

1几种现有的锂离子电池保护方法

图2是基于上述锂离子电池保护原理所设计的一种常用的锂离子电池保护板。图中的SOT23-6L封装的是控制IC，SOp8封装的是双开关管M1，M2。由于制造控制IC的工艺与制造开关管的工艺各不相同，因此图2中两个芯片是从不同的工艺流程中制造出来的，通常这两种芯片也是由不同的芯片厂商供应。

图2：传统的电池保护方法

近几年来，业界出现了将几个芯片封装在一起以提高集成度、缩小最后方法面积的趋势。锂离子电池保护市场也不例外。图3中的两种锂离子电池保护方法A及B看起来是将图2中的两个芯片集成于一个芯片中，但实际上其封装内部控制器IC及开关管芯片仍是分开的，来自不同的厂商，该方法仅仅是将二者合封在一起，俗称二芯合一。

由于内部两个芯片实际仍来自于不同厂商，外形不能很好匹配，因此导致最终封装形状各异，很多情况下不能采用通用封装。这种封装体积比较大，又不能节省外围元件，所以这种二芯合一的方法实际上并省不了太多空间。在成本方面，虽然两个封装的成本缩减成一个封装的成本，但由于这个封装通常比较大，有的不是通用封装，有的为了缩小封装尺寸，要用芯片叠加的封装形式，因此与传统的两个芯片的方法相比，其成本优势并不明显。

图3