保护锂离子电池：大厦电压监控到能量采集设计

锂离子电池在一个狭窄的耐受性操作的安全性和整体电池寿命的考虑而进行操作。为了确保正确的操作电压等级，工程师可以建立电压监控功能集成到使用各种由半导体制造商专门IC，包括ADI公司，Atmel公司，美信集成，Skyworks公司，意法半导体和德州仪器，以及其他能源采集设计。

锂离子电池通常充电到4.20伏的标称电压为约±50毫伏的公差。以下的特性的充电分布（图1），细胞达到通过恒流阶段，迅速带来了充电水平和恒压相带来的细胞至其最大充电水平这个设定点电压。

虽然应用的超出4.2V的设定点高的电压可以暂时增加小区容量，较高的电压导致在细胞内部变化。在细胞受长时间过压的条件下，锂离子的开始到板上的阳极，减少游离锂离子的数量和产生的细胞的充电容量和总细胞寿命损耗。此外，电压电平的持续应用超出设定点引起氧化导致在生产的二氧化碳的影响。如果过压条件允许继续存在，增加CO2pressure可引起细胞内部的安全膜破裂，冒着灾难性的热失控，甚至燃烧。

图1：特性恒定电流/恒定电压充电曲线用于锂离子电池带来的小区到其最佳电荷点超出该申请的较高电压导致细胞应激并最终损害。

以防止过压的条件下，工程师可以从一系列专门的设备，包括设计成与细胞数目有限的目标典型的锂离子电池的IC，设计用于大型多电池堆集成电路，专门为常温能量采集设计设计集成电路选择采用高度集成的MCU，甚至是基于软件的解决方案。

锂离子电池保护

设计师可以保护锂离子电池包括使用各种可用的锂离子充电IC，例如意法半导体STBC21，思佳AAT3783，或德州仪器BQ24314A只有几个细胞。

这些设备通常提供当过压情况发生时被触发的信号。例如，STSTBC21功能内置过压保护触发报警时VBAT-存储设备引脚上的电压-超过出厂设置4.23V±20mV的。

与Skyworks的AAT3783，工程师可以使用出厂设置的过电压跳闸点或程序连接到专用OVP引脚的外部电阻设定点。当输入电压超过该跳变点，AAT3783关闭内部P沟道场效应晶体管，断开输入。

同样，德州仪器BQ24314A监控输入电压和使用内部开关在过压条件下断开。断开迅速发生的情况：在BQ24314A，内部FET开关在小于一微秒关闭。后的输入电压返回到适当的水平时，FET再次接通但在延迟之后，以允许输入电压，以稳定。