EEPW论坛

     应用背景

手机已经成了人们日常生活中不可或缺的小伙伴，作为每天接触到的最多的电子产品，手机所用电池---锂电池的安全性，格外受到关注。

锂电池由于其自身的化学特性，在应用时，如果出现过度充电、过度放电、过大电流等异常状况，不仅会因为损坏电池正极结构从而影响电池性能和寿命，严重时更存在电池漏液、爆炸等安全隐患。因此，必须使用专业的电池保护电路对锂电池的工作状态进行监测和保护。

图1 保护电路在手机电池中位置

现有方案

最简单的锂电池保护电路的原理图如图2：

图2 锂电池保护电路原理图

锂电池保护电路由保护IC及两颗功率NMOS构成。当P+/P-端连接充电器，给电池正常充电时，两颗NMOS均处于导通状态；若保护IC检测到过度充电等充电异常时，保护IC的CO会从高电平跳变为低电平，控制充电MOSFET关断，切断充电回路。当P+/P-端连接负载，电池正常放电时，外接NMOS依然处于导通状态；当出现过度放电或放电过流等等放电异常时，保护IC的DO会从高电平跳变为低电平，关断放电MOSFET关断，放电回路被切断。

然而，即使有上述保护，锂电池使用过程中的爆炸新闻还是不绝于耳。于是，在一些高端项目中，会加入二级保护电路。在手机应用的单节锂电池中，受成本及结构所限，使用的二级保护器件为PTC、Fuse等被动器件。

当电池处在异常工作状态时，电芯温度会升高，PTC、Fuse等器件正是利用这样的温度变化，从而引起其物理特性的改变，进而达到对电池的保护作用。受限于工作原理，被动二级保护器件在发生保护时，电池的温度都处于较高的状态，且保护延时很长，这对于关系到使用者安全的锂电池来说，是极大的缺陷；并且被动保护器件在生产时无法进行全检，存在一定的失效风险，对电池整体品质管控有一定的不利影响。单节锂电池二级保护方案急需改进。

比亚迪微电子推出全新方案

作为国内知名微电子公司，比亚迪微电子现已开发出多种功能全面、性能稳定的锂电保护IC，涵盖单节保护IC、one-chip二合一IC、双节和多节保护IC等。产品凭借优异的性能、良好的品质、灵活的应用方案和强大的技术支持，已经大批量出货给国内外知名客户。

图4 比亚迪电池保护IC产品

针对电池二级保护的实际需求，比亚迪推出新一代锂电池二级保护方案。该二级保护方案是由两级保护IC和相对应的功率MOSFET组成。作为第一级保护的备用保护，其第二级保护的过充、过放、过流值均不同于第一级保护，范围更大，其工作原理大致为：当电池达到发生第一级过充、过放、过流等保护需要的条件后，会触发其第一级保护；若第一级保护的保护IC发生异常，没有做出保护，则当电池达到第二级的保护阈值时，会触发第二级保护。即使第一级保护发生异常，也会因为存在第二级保护保证电池的安全。

采用新型二级保护方案的锂电池，比传统仅使用单级保护的锂电池可靠性与安全性大大提高；相比较传统被动器件二级保护方案，又提高了保护精度及速度；真正做到---多一级保护，多一份安心。

图5 新型二级保护方案电路原理图

使用两级保护IC的二级电池保护方案有以下特点：

1） 两级之间相互独立，参数没有重叠；

2） 保护精度大大提升；

3） 发生异常情况时，迅速保护，电池不会发生过热情况；

4） 保护IC在批量生产时，可以100%测试，降低保护电路出现批量问题的概率。

图6 比亚迪电池保护IC产品所获得的荣誉