锂电池保护板IC的重要性

时间： 2024-07-20 来源：格瑞普官网

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可以说锂电池的IC是电池的守护神；近年来越来越多的产品急速的采用锂电池来当做它的主要电源，不外乎其：体积小、能量密度高、无记忆效应、循环寿命高、高电压电池、自放电率低，等优点，也因为与镍镉、镍氢电池不太一样，所以必须考虑充电、放电时之安全，确保特性劣化的防止，但也因为如此，针对锂电池的过充，过放，过电流及短路电流的保护更显得重要，所以通常都会在电池包内设计保护线路用以保护锂电池，由此可见锂电池保护IC的重要性。

锂离子电池因能量密度高，使得难以确保电池的安全性。具体而言，在过度充电状态下，电池温度上升后能量将过剩，于是电解液分解而产生气体，因内压上升而导致有发火或破裂的危机。反之，在过度放电状态下，电解液因分解导致电池特性劣化及耐久性劣化（即充电次数降低）。锂离子电池的保护电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安全性，并防止特性的劣化。

图 1

对锂电池保护板IC性能的要求

①过度充电保护的高精度化当锂离子电池有过度充电状态时，为防止因温度上升所导致的内压上升，须截止充电状态。保护IC将检测电池电压，当检测到过度充电时，则过度充电检测的功率MOSFET使之关断而截止充电，此时应注意的是过度充电的检测电压的高精度化，在电池充电时，使电池充电到饱满的状态是使用者很关心的问题，同时兼顾到安全性问题，因此需要在达到容许电压时截止充电状态.要同时符合这两个条件，必须有高精度的检测器，目前检测器的精度为25mv，该精度将有待于进一步提高。

②降低保护IC的耗电随着使用时间的增加，已充过电的锂离子电池电压会逐渐降低，最后低到规格标准值以下，此时就需要再度充电。若未充电而继续使用，可能造成由于过度放电而使电池不能继续使用。为防止过度放电，保护IC必须检测电池电压，一旦达到过度放电检测电压以下，就得使放电一方的功率MOSFET关断而截止放电，但此时电池本身仍有自然放电及保护IC的消耗电流存在，因此需要使保护IC消耗的电流降到最低程度。

③过电流/短路保护需有低检测电压及高精度的要求因不明原因导致短路时必须立即停止放电，过电流的检测是以功率MOSFET的Rds（on）为感应阻抗，以监视其电压的下降，此时的电压若比过电流检测电压还高时即停止放电，为了使功率MOSFET的Rds（on）在充电电流与放电电流时有效应用，需使该阻抗值尽量低，目前该阻抗约为20mQ~30mQ，这样过电流检测电压就可较低。

④耐高电压电池包与充电器连接时瞬间会有高压产生，因此保护IC应满足耐高压的要求。

⑤低电池功耗在保护状态时，其静态耗电流必须要小0.1μA。

⑥零伏可充电有些电池在存放的过程中可能因为放太久或不正常的原因导致电压低到0V，故保护IC需要在0V时也可以实现充电。