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锂离子电池的熔断保护

导读: 锂离子充电电池使用过程中,过充电、过放电和过电流都将会影响电池使用寿命和性能及安全,充电电池中熔断器作为二级过流保护配合IC控制环路有效监测并防止对电池产生损害。

        锂离子充电电池使用过程中,过充电、过放电和过电流都将会影响电池使用寿命和性能及安全,充电电池中熔断器作为二级过流保护配合IC控制环路有效监测并防止对电池产生损害。

        近年来随着移动电器的小型化及普及,而锂离子充电电池具有小型、重量轻、输出电压高、放电电压稳定、储存时间长等优点,使得电器配套的锂离子充电电池用量猛增。

        锂离子充电电池是锂电池中的一种(即可充电的二次电池),在电池中放置保护线路,可有效的保护电池在过充、过放及过流或使用不当而损坏。熔断器作为过流保护器件,可保护锂离子充电电池在充电或放电过程中的大电流及短路而造成电池损害。

        这里以图1(典型锂离子充电电池保护电路图)为例来说明电池保护电路及工作原理:

        此保护回路由两个MOSFET和一个控制IC外加一些阻容元件构成。控制IC负责监测电池电压,并控制两个MOSFET的栅极,MOSFET在电路中起开关作用,分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断,fuse为熔断器起二级保护,C2为延时电容,该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护等功能。  

  

        正常工作状态

        在正常充、放电时,电路中控制IC的C0与D0脚高电平,V1、V2都导通。充电电流从Input+流入,经熔断器向电池充电,经V1、V2后由Input-流出。正常放电时,电流经Input-及V2、V1流向电池负极,其电流方向与充电电流方向相反。由于V1、V2的导通电阻Rds(ON)极小,此状态下的消耗电流为μA级因此损耗很小。

        过充电保护

        电池在被充电初期为恒流充电,随着充电时间的延长,电池电压亦会上升,在此过程中当IC检测到电池电压达到过充电检测电压(该数值由控制IC决定)时,则C0脚由高电压转为低电压,使控制充电的MOSFET栅极为关断状态,即V2由导通转为关断从而切断充电回路,使充电器无法对电池进行充电起到保护作用。过充电检测对应于脉冲充电及由于噪声而产生的误动作,需要设定延迟时间,延迟时间由C2决定,一般设为1s左右。

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