锂离子电池保护IC工作原理以及发展展望

锂离子电池保护IC工作原理

当外部充电器对锂离子电池充电时，为防止因温度上升所导致的内压上升，需终止充电状况，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)及激活过充电保护，将PowerMOS由ON'OFF，进而截止充电。另外，过充电检出，因噪声所出现的误动作也是必须要注意的，以免判定为过充保护，因此要延迟时间的设定，而delaytime也不能短于噪声的时间。

1.充电时的过电流保护

当连接充电器进行充电时突然出现过电流（如充电器损坏），电路立即进行过电流检测，此时Cout将由高转为低，功率MOSFET由开转为切断，实现保护功能。

V-=I&TImes；Rds（on）&TImes；

（I是充电电流；Vdet4，过电流检测电压，Vdet4为-0.1V）

2.过度充电时的锁定模式

通常保护IC在过度充电保护时将经过一段延迟时间，然后就会将功率MOSFET切断以达到保护的目的，当锂离子电池电压一直下降到解除点（过度充电滞后电压）时就会恢复，此时又会继续充电→保护→放电→充电→放电。这种状态的安全性问题将无法获得有效解决，锂离子电池将一直重复着充电→放电→充电→放电的动作，功率MOSFET的栅极将反复地处于高低电压交替状态，这样可能会使MOSFET变热，还会降低电池寿命，因此锁定模式很重要。假如锂电保护电路在检测到过度充电保护时有锁定模式，MOSFET将不会变热，且安全性相对提高很多。

在过度充电保护之后，只要充电器连接在电池包上，此时将进入过充锁定模式。此时，即使锂离子电池电压下降也不会出现再充电的情形，将充电器移除并连接负载即可恢复充放电的状态。

3.减少保护电路组件尺寸

将过度充电和短路保护用的延迟电容器整合在到保护IC里面，以减少保护电路组件尺寸。

保护IC发展展望

如前所述，未来保护IC将进一步提高检测电压的精密度、降低保护IC的耗电流和提高误动作防止功能等，同时充电器连接端子的高耐压也是研发的重点。在封装方面，目前已由SOT23-6逐渐转向SON6封装，将来还有CSP封装，甚至出现COB产品用以满足现在所强调的轻薄短小要求。

在功能方面，保护IC不要整合所有的功能，可根据不同的锂离子电池材料开发出单一保护IC，如只有过充保护或过放保护功能，这样可以大幅减少成本及尺寸。

当然，功能组件单晶体化是不变的目标，如目前手机制造商都朝向将保护IC、充电电路以及电源管理IC等周边电路与逻辑IC构成双芯片的芯片组，但目前要使功率MOSFET的开路阻抗降低，难以与其它IC整合，即使以特殊技术制成单芯片，恐怕成本将会过高。因此，保护IC的单晶体化将需一段时间来解决。