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发表于 2011-10-7 07:17:44
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锂电池有锂金属电池、锂离子电池和锂聚合物电池之分；其中锂金属电池通常作为一次电池，也就是不可充电电池，其放电电流不大，应用也不是很广泛；目前我们常说的锂电池实际上是锂离子电池，也是目前应用最广泛的锂电池，锂聚合物电池是第三代锂电池，它的安全性能、能量密度、最大放电电流、对环境的污染等参数是目前三种锂电池中最优秀的，日后的发展趋势当是最好的，而且它的充电管理和保护部分几乎与现有的锂离子电池兼容应用起来很方便。在以下文字中以锂离子电池为例说明保护线路的设计，文字中锂电池指锂离子电池。
常规的锂电池标称电压为3.6V或3.7V，充满电后为4.1V或4.2V。下面我就介绍单节锂电池保护电路的设计原理。
一、保护电路的功能:
1、过充电保护：对锂电池来说，其充电后最高电压不得超过4.2V，否则电池内的电解质会被分解,使得温度上升并产生气体,降低电池的使用寿命，严重时甚至会引起爆炸，所以锂电池保护电路一定要保证锂电池绝对不可过度充电。
2、过放电保护：和过充一样，锂电池在过度放电的时候，也会缩短其使用寿命，而且过充过放对锂电池造成的损害是不可逆的。
3、短路保护：锂电池的最大放电电流有一定限制，过大的放电电流同样会引起锂电池的不可恢复的损坏，影响其使用寿命。若由于外部短路引起锂电池大电流放电时要立刻停止放电，否则对锂电池本身和外部设备都可能会造成严重的损害。
二、保护功能的实现：
目前可以实现锂电池保护功能的芯片很多，单节锂电池保护的方案已经很成熟，国外、台湾、大陆都有很多种芯片可以选择，目前日系理光和精工的方案采用的比较多，比如精工S8421，理光的R5421、R5426等。这两款方案成熟，外围电路简单，但是价格贵。台湾也有几家公司做比如AIC和富晶，据说深圳那边用的比较多，另外还有CS213好像是新德的产品，用的也不少。大陆杭州有家士兰微电子公司做的SC451，其外围电路和理光的R5421完全一样，可以直接替换，另外以做摄像头DSP芯片出名的中星微也推出了几款锂电池保护管理IC。 各种保护IC实现的功能相差无几，其保护模式和外部线路也大同小异，在实际应用中可根据需要选择不同IC，下面以SC451为例。SC451为保护IC，SOT-23-6封装，提供过充过放过流保护，M1、 M2为N-MOS，型号经常使用5N20V，在线路中起开关作用，当线路发生异常时，SC451动作，使M1、M2处于关断状态，切断锂电池供电回路，达到保护锂电池的目的。
1# DO(Dout)过放电保护输出， 2# V-充电负压输入， 3# CO(Cout)过充电保护输出， 4# CI VDI输出延时外接调节电容， 5# VDD供电， 6# VSS地
1、过充电保护：不同IC，同IC的不同型号的过充电保护电压是不同的，有4.25V也有4.35V的，这个都需要根据使用的实际情况选择。SC451的过充保护电压在4.28~4.38之间，典型值为4.34V，也就是说当电池电压上升到4.34V时M2动作，切断供电回路，停止充电，显然比4.2V要高出不少，但在充电过程中，为了防止脉冲电压的干扰引起保护线路保护动作，保护IC的过保护电压取值都会稍微高些，另外还是为了防止这个脉冲引起保护IC误动作，通常过充保护都需要一定的延时时间。锂电池过充保护后，解除过充保护状态有两种方法，可以取下充电器，去连接负载或者令其自放电当锂电池的电压降至4.15V时，解除过充保护状态。
2、过放电保护：电池电压降至2.4V时，进入过放电保护状态，M1关闭，切断供电回路，锂电池停止对外供电，并将电池保持在低静态电流的状态,此时耗电为0.3uA（不同IC此值不同）。同样，为了防止误动作，过放电保护也需要一定的延时时间。当锂电池接上充电器,且此时锂电池电压高于过放电电压时, 可解除过放电保护功能。
3、过电流（短路）保护：在正常工作模式下，如果保护IC检测到放电电流过大，即激活过电流保护功能，关闭M1切断供电回路，过电流保护的电流门槛值由保护IC和MOS的Rds(on)共同决定。其计算公式为：最大过放电电流＝保护IC过电流检测电压/Rds（on）*2。不同保护IC的过电流检测电压不同，常用为0.15V或0.3V。同样，过电流保护也要有一定的延时时间。若由于外部负载引起保护，将外部负载移除即可从保护状态恢复。
三、有时，电池接入保护电路后，电池并没有处于正常模式，无法对外放电，此时只要将电池接入充电器即可。对于过放电的锂电有时间接入充电器是不能充电的，要先给电池直接充电到3.2v后，才可以接入保护板充电！
锂电池有锂金属电池、锂离子电池和锂聚合物电池之分；其中锂金属电池通常作为一次电池，也就是不可充电电池，其放电电流不大，应用也不是很广泛；目前我们常说的锂电池实际上是锂离子电池，也是目前应用最广泛的锂电池，锂聚合物电池是第三代锂电池，它的安全性能、能量密度、最大放电电流、对环境的污染等参数是目前三种锂电池中最优秀的，日后的发展趋势当是最好的，而且它的充电管理和保护部分几乎与现有的锂离子电池兼容应用起来很方便。在以下文字中以锂离子电池为例说明保护线路的设计，文字中锂电池指锂离子电池。
常规的锂电池标称电压为3.6V或3.7V，充满电后为4.1V或4.2V。下面我就介绍单节锂电池保护电路的设计原理。
一、保护电路的功能:
1、过充电保护：对锂电池来说，其充电后最高电压不得超过4.2V，否则电池内的电解质会被分解,使得温度上升并产生气体,降低电池的使用寿命，严重时甚至会引起爆炸，所以锂电池保护电路一定要保证锂电池绝对不可过度充电。
2、过放电保护：和过充一样，锂电池在过度放电的时候，也会缩短其使用寿命，而且过充过放对锂电池造成的损害是不可逆的。
3、短路保护：锂电池的最大放电电流有一定限制，过大的放电电流同样会引起锂电池的不可恢复的损坏，影响其使用寿命。若由于外部短路引起锂电池大电流放电时要立刻停止放电，否则对锂电池本身和外部设备都可能会造成严重的损害。
二、保护功能的实现：
目前可以实现锂电池保护功能的芯片很多，单节锂电池保护的方案已经很成熟，国外、台湾、大陆都有很多种芯片可以选择，目前日系理光和精工的方案采用的比较多，比如精工S8421，理光的R5421、R5426等。这两款方案成熟，外围电路简单，但是价格贵。台湾也有几家公司做比如AIC和富晶，据说深圳那边用的比较多，另外还有CS213好像是新德的产品，用的也不少。大陆杭州有家士兰微电子公司做的SC451，其外围电路和理光的R5421完全一样，可以直接替换，另外以做摄像头DSP芯片出名的中星微也推出了几款锂电池保护管理IC。 各种保护IC实现的功能相差无几，其保护模式和外部线路也大同小异，在实际应用中可根据需要选择不同IC，下面以SC451为例。SC451为保护IC，SOT-23-6封装，提供过充过放过流保护，M1、 M2为N-MOS，型号经常使用5N20V，在线路中起开关作用，当线路发生异常时，SC451动作，使M1、M2处于关断状态，切断锂电池供电回路，达到保护锂电池的目的。
1# DO(Dout)过放电保护输出， 2# V-充电负压输入， 3# CO(Cout)过充电保护输出， 4# CI VDI输出延时外接调节电容， 5# VDD供电， 6# VSS地
1、过充电保护：不同IC，同IC的不同型号的过充电保护电压是不同的，有4.25V也有4.35V的，这个都需要根据使用的实际情况选择。SC451的过充保护电压在4.28~4.38之间，典型值为4.34V，也就是说当电池电压上升到4.34V时M2动作，切断供电回路，停止充电，显然比4.2V要高出不少，但在充电过程中，为了防止脉冲电压的干扰引起保护线路保护动作，保护IC的过保护电压取值都会稍微高些，另外还是为了防止这个脉冲引起保护IC误动作，通常过充保护都需要一定的延时时间。锂电池过充保护后，解除过充保护状态有两种方法，可以取下充电器，去连接负载或者令其自放电当锂电池的电压降至4.15V时，解除过充保护状态。
2、过放电保护：电池电压降至2.4V时，进入过放电保护状态，M1关闭，切断供电回路，锂电池停止对外供电，并将电池保持在低静态电流的状态,此时耗电为0.3uA（不同IC此值不同）。同样，为了防止误动作，过放电保护也需要一定的延时时间。当锂电池接上充电器,且此时锂电池电压高于过放电电压时, 可解除过放电保护功能。
3、过电流（短路）保护：在正常工作模式下，如果保护IC检测到放电电流过大，即激活过电流保护功能，关闭M1切断供电回路，过电流保护的电流门槛值由保护IC和MOS的Rds(on)共同决定。其计算公式为：最大过放电电流＝保护IC过电流检测电压/Rds（on）*2。不同保护IC的过电流检测电压不同，常用为0.15V或0.3V。同样，过电流保护也要有一定的延时时间。若由于外部负载引起保护，将外部负载移除即可从保护状态恢复。
三、有时，电池接入保护电路后，电池并没有处于正常模式，无法对外放电，此时只要将电池接入充电器即可。对于过放电的锂电有时间接入充电器是不能充电的，要先给电池直接充电到3.2v后，才可以接入保护板充电！
锂电池有锂金属电池、锂离子电池和锂聚合物电池之分；其中锂金属电池通常作为一次电池，也就是不可充电电池，其放电电流不大，应用也不是很广泛；目前我们常说的锂电池实际上是锂离子电池，也是目前应用最广泛的锂电池，锂聚合物电池是第三代锂电池，它的安全性能、能量密度、最大放电电流、对环境的污染等参数是目前三种锂电池中最优秀的，日后的发展趋势当是最好的，而且它的充电管理和保护部分几乎与现有的锂离子电池兼容应用起来很方便。在以下文字中以锂离子电池为例说明保护线路的设计，文字中锂电池指锂离子电池。
常规的锂电池标称电压为3.6V或3.7V，充满电后为4.1V或4.2V。下面我就介绍单节锂电池保护电路的设计原理。
一、保护电路的功能:
1、过充电保护：对锂电池来说，其充电后最高电压不得超过4.2V，否则电池内的电解质会被分解,使得温度上升并产生气体,降低电池的使用寿命，严重时甚至会引起爆炸，所以锂电池保护电路一定要保证锂电池绝对不可过度充电。
2、过放电保护：和过充一样，锂电池在过度放电的时候，也会缩短其使用寿命，而且过充过放对锂电池造成的损害是不可逆的。
3、短路保护：锂电池的最大放电电流有一定限制，过大的放电电流同样会引起锂电池的不可恢复的损坏，影响其使用寿命。若由于外部短路引起锂电池大电流放电时要立刻停止放电，否则对锂电池本身和外部设备都可能会造成严重的损害。
二、保护功能的实现：
目前可以实现锂电池保护功能的芯片很多，单节锂电池保护的方案已经很成熟，国外、台湾、大陆都有很多种芯片可以选择，目前日系理光和精工的方案采用的比较多，比如精工S8421，理光的R5421、R5426等。这两款方案成熟，外围电路简单，但是价格贵。台湾也有几家公司做比如AIC和富晶，据说深圳那边用的比较多，另外还有CS213好像是新德的产品，用的也不少。大陆杭州有家士兰微电子公司做的SC451，其外围电路和理光的R5421完全一样，可以直接替换，另外以做摄像头DSP芯片出名的中星微也推出了几款锂电池保护管理IC。 各种保护IC实现的功能相差无几，其保护模式和外部线路也大同小异，在实际应用中可根据需要选择不同IC，下面以SC451为例。SC451为保护IC，SOT-23-6封装，提供过充过放过流保护，M1、 M2为N-MOS，型号经常使用5N20V，在线路中起开关作用，当线路发生异常时，SC451动作，使M1、M2处于关断状态，切断锂电池供电回路，达到保护锂电池的目的。
1# DO(Dout)过放电保护输出， 2# V-充电负压输入， 3# CO(Cout)过充电保护输出， 4# CI VDI输出延时外接调节电容， 5# VDD供电， 6# VSS地
1、过充电保护：不同IC，同IC的不同型号的过充电保护电压是不同的，有4.25V也有4.35V的，这个都需要根据使用的实际情况选择。SC451的过充保护电压在4.28~4.38之间，典型值为4.34V，也就是说当电池电压上升到4.34V时M2动作，切断供电回路，停止充电，显然比4.2V要高出不少，但在充电过程中，为了防止脉冲电压的干扰引起保护线路保护动作，保护IC的过保护电压取值都会稍微高些，另外还是为了防止这个脉冲引起保护IC误动作，通常过充保护都需要一定的延时时间。锂电池过充保护后，解除过充保护状态有两种方法，可以取下充电器，去连接负载或者令其自放电当锂电池的电压降至4.15V时，解除过充保护状态。
2、过放电保护：电池电压降至2.4V时，进入过放电保护状态，M1关闭，切断供电回路，锂电池停止对外供电，并将电池保持在低静态电流的状态,此时耗电为0.3uA（不同IC此值不同）。同样，为了防止误动作，过放电保护也需要一定的延时时间。当锂电池接上充电器,且此时锂电池电压高于过放电电压时, 可解除过放电保护功能。
3、过电流（短路）保护：在正常工作模式下，如果保护IC检测到放电电流过大，即激活过电流保护功能，关闭M1切断供电回路，过电流保护的电流门槛值由保护IC和MOS的Rds(on)共同决定。其计算公式为：最大过放电电流＝保护IC过电流检测电压/Rds（on）*2。不同保护IC的过电流检测电压不同，常用为0.15V或0.3V。同样，过电流保护也要有一定的延时时间。若由于外部负载引起保护，将外部负载移除即可从保护状态恢复。
三、有时，电池接入保护电路后，电池并没有处于正常模式，无法对外放电，此时只要将电池接入充电器即可。对于过放电的锂电有时间接入充电器是不能充电的，要先给电池直接充电到3.2v后，才可以接入保护板充电！
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