鋰離子電池保護電路中熔斷器的實現(xiàn)原理
The principle of the fuse in the circuit for the lithium ionbattery protectsEM>
引言
---鋰離子充電電池使用過程中,過充電、過放電和過電流都將會影響電池使用壽命和性能及安全,充電電池中熔斷器作為二級過流保護配合IC控制環(huán)路有效監(jiān)測并防止對電池產(chǎn)生損害。
---近年來隨著移動電器的小型化及普及,而鋰離子充電電池具有小型、重量輕、輸出電壓高、放電電壓穩(wěn)定、儲存時間長等優(yōu)點,使得電器配套的鋰離子充電電池用量猛增。
---鋰離子充電電池是鋰電池中的一種（即可充電的二次電池）,在電池中放置保護線路,可有效的保護電池在過充、過放及過流或使用不當(dāng)而損壞。熔斷器作為過流保護器件,可保護鋰離子充電電池在充電或放電過程中的大電流及短路而造成電池損害。
---這里以圖1（典型鋰離子充電電池保護電路圖）為例來說明電池保護電路及工作原理：
---此保護回路由兩個MOSFET和一個控制IC外加一些阻容元件構(gòu)成�？刂艻C負責(zé)監(jiān)測電池電壓,并控制兩個MOSFET的柵極,MOSFET在電路中起開關(guān)作用,分別控制著充電回路與放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷,fuse為熔斷器起二級保護,C2為延時電容,該電路具有過充電保護、過放電保護、過電流保護與短路保護等功能。
正常工作狀態(tài)
---在正常充、放電時,電路中控制IC的C0與D0腳高電平,V1、V2都導(dǎo)通。充電電流從Input+流入,經(jīng)熔斷器向電池充電,經(jīng)V1、V2后由Input-流出。正常放電時,電流經(jīng)Input-及V2、V1流向電池負極,其電流方向與充電電流方向相反。由于V1、V2的導(dǎo)通電阻Rds（ON）極小,此狀態(tài)下的消耗電流為μ**因此損耗很小。
過充電保護
---電池在被充電初期為恒流充電,隨著充電時間的延長,電池電壓亦會上升,在此過程中當(dāng)IC檢測到電池電壓達到過充電檢測電壓（該數(shù)值由控制IC決定）時,則C0腳由高電壓轉(zhuǎn)為低電壓,使控制充電的MOSFET柵極為關(guān)斷狀態(tài),即V2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷從而切斷充電回路,使充電器無法對電池進行充電起到保護作用。過充電檢測對應(yīng)于脈沖充電及由于噪聲而產(chǎn)生的誤動作,需要設(shè)定延遲時間,延遲時間由C2決定,一般設(shè)為1s左右。
過放電保護
---過放電保護是在電池電壓變低時停止對負載放電。當(dāng)電池對負載放電時,其電壓亦隨放電過程而逐漸降低,當(dāng)電池電壓降至過放檢測電壓以下時,其容量已經(jīng)完全放光,如果電池繼續(xù)放電,則會造成電池的永久性損壞。所以當(dāng)控制IC檢測到電池電壓低于過放點檢測電壓時,其D0腳由高電壓轉(zhuǎn)為低電壓,使V1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷從而切斷放電回路,則電池?zé)o法繼續(xù)放電起到保護作用。由于在過放檢測電壓以下時電池電壓不能再降低,因此必須要求控制IC消耗電流極小。過放電檢測對應(yīng)于脈沖充電及由于噪聲而產(chǎn)生的誤動作,需要設(shè)定的延遲時間一般為100ms左右。
