锂电池保护
时间：2015-02-05 阅读：604
一般用户接触到手机锂离子电池,在外面看到的除了电池外壳,还有就是几个五金触片了,如图中"电池正极,电池负极"就是的电池正负极输出.
而实际真正供电的源泉是电池塑料壳里面的锂离子电池芯,但是由于锂离子电芯的"娇嫩"的特性,比如过充和过放,大电流放电,短路等非常规动作都会对锂离子电芯造成极大的伤害.所以保护线路的功能就是在上述非常规动作发生时及时的切断回路.保护锂离子电芯.而这些保护动作就是图中的保护IC来判断,由它来控制一对Mosfet场效应管来导通和切断主供电回路,对锂离子电芯进行保护.市面上常用的这种保护IC的生产厂商有SEIKO精工,RICOH理光,Motorala摩托罗拉半导体等。以精工的S8241系列芯片来具体介绍各项保护功能。*,以恒压充电限制电压来划分,锂离子电池有4.1V恒压充电和4.2V恒压充电两种类型.现在4.1V的版本已经很少,绝大多数是4.2V的恒压充电类型的.下面的数据就只针对4.2V恒压充电的锂离子电池来讨论.
1）保护IC+Mosfet可以实现的功能如下(四大保护):
1 过充保护,当电池芯的电压超过设定值时,由保护IC切断Mosfet管.等电芯电压回归到允许的电压是,重新恢复Mosfet管的导通。过充检测电压:4.275V+/-0.025V,电芯电压一超过这个值,就触发过充保护过充释放电压:4.175V+/-0.030V,处于过充保护的电芯电压只有降到这个值时才会停止保护。过充保护延时:1秒.当电压持续超过过充检测电压1秒以上才会触发过充保护,这个是为了防止误判和误操作而设置的.
2. 过放保护,当电池芯的电压降低得超过设定值时,由保护IC切断Mosfet管.等电芯电压回归到允许的电压时,重新恢复Mosfet管的导通. 过放检测电压:2.3V+/-0.08V 过放释放电压:2.4V 过放保护延时:125毫秒 参数的含义与过充保护的类似,不赘述.
3. 过流保护,当工作电流超出设定值时,由保护IC切断Mosfet管.等工作电流回归到允许的电压是,重新恢复Mosfet管的导通.过流电流压降:0.1V,这里保护IC判断的是电流流过Mosfet而产生的压降,用这个电压除于Mosfet的导通阻抗就可以近似得到过流保护的电流.一般在3~左右.过流延时:8毫秒,注意这个延时比前面的几个过充过放的延时要短许多.
4. 短路.其实这个功能是过流保护的扩展,当保护IC检测电池输出正负极之间电压小于规定值时,认为此时电池处于短路状态，立即切断回路.等短路的故障排除再恢复回路.短路时电池的输出正负极的电压为零,而实际电芯的电压还是正常的。短路检测延时:10微秒,这个延时更是短暂,几乎是短路的瞬间就切断了回路,可以避免短路对电池带来的巨大损伤。还有一个参数,称为保护IC的自耗,如上图,可以看到,保护IC是通过电阻R1利用了电芯的电压来进行工作的.不可避免的要消耗一部分电池的容量.一般保护IC的功耗是做的非常小的.在3微安左右,zui大不超过6微安。在保护回路里面还有一个器件,如上图标示的Fuse,就是保险丝.它是串联在电池的回路中.它的作用是在保护线路失效的情况下,作为zui后的防线,对于过流或高温的锂离子电池进行切断回路的动作.该Fuse根据工作原理分为一次性保险丝(就象家里电表下用的那种)和可恢复保险丝(又称为PTC). 有了如此完备的保护线路,一般用户想用坏锂离子电池都有点困难.但是这并不是意味着用户可以随意的滥用锂离子电池.同样有许多的地方是需要注意的.