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多一级保护,多一份安心——比亚迪微电子推出新一代单节锂电池二级保护方案

菜鸟
2015-12-31 10:40:32    评分

     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。

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

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。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ICCO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ICDO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PTCFuse等被动器件。



    3 被动器件作为二级保护的电路方案


当电池处在异常工作状态时,电芯温度会升高,PTCFuse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




关键词: 单节     锂电池     保护    

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