手機鋰電池保護功能的實現
目前可以實現鋰電池保護功能的芯片很多,單節鋰電池保護的方案已經很成熟,國外、臺灣、大陸都有很多種芯片可以選擇,手機鋰電池保護功能的實現是怎樣的呢?
目前日系理光和精工的方案采用的比較多,比如精工S8421,理光的R5421、R5426等。這兩款方案成熟,外圍電路簡單,但是價格貴。臺灣也有幾家公司做比如AIC和富晶,據說深圳那邊用的比較多,另外還有CS213好像是新德的產品,用的也不少。大陸杭州有家士蘭微電子公司做的SC451,其外圍電路和理光的R5421完全一樣,可以直接替換,另外以做攝像頭DSP芯片出名的中星微也推出了幾款鋰電池保護管理IC。 各種保護IC實現的功能相差無幾,其保護模式和外部線路也大同小異,在實際應用中可根據需要選擇不同IC,下面以SC451為例。SC451為保護IC,SOT-23-6封裝,提供過充過放過流保護,M1、 M2為N-MOS,型號經常使用5N20V,在線路中起開關作用,當線路發生異常時,SC451動作,使M1、M2處于關斷狀態,切斷鋰電池供電回路,達到保護鋰電池的目的。
1、過充電保護:不同IC,同IC的不同型號的過充電保護電壓是不同的,有4.25V也有4.35V的,這個都需要根據使用的實際情況選擇。SC451的過充保護電壓在4.28~4.38之間,典型值為4.34V,也就是說當電池電壓上升到4.34V時M2動作,切斷供電回路,停止充電,顯然比4.2V要高出不少,但在充電過程中,為了防止脈沖電壓的干擾引起保護線路保護動作,保護IC的過保護電壓取值都會稍微高些,另外還是為了防止這個脈沖引起保護IC誤動作,通常過充保護都需要一定的延時時間。鋰電池過充保護后,解除過充保護狀態有兩種方法,可以取下充電器,去連接負載或者令其自放電當鋰電池的電壓降至4.15V時,解除過充保護狀態。
2、過放電保護:電池電壓降至2.4V時,進入過放電保護狀態,M1關閉,切斷供電回路,鋰電池停止對外供電,并將電池保持在低靜態電流的狀態,此時耗電為0.3uA(不同IC此值不同)。同樣,為了防止誤動作,過放電保護也需要一定的延時時間。當鋰電池接上充電器,且此時鋰電池電壓高于過放電電壓時, 可解除過放電保護功能。
3、過電流(短路)保護:在正常工作模式下,如果保護IC檢測到放電電流過大,即激活過電流保護功能,關閉M1切斷供電回路,過電流保護的電流門檻值由保護IC和MOS的Rds(on)共同決定。其計算公式為:最大過放電電流=保護IC過電流檢測電壓/Rds(on)*2。不同保護IC的過電流檢測電壓不同,常用為0.15V或0.3V。同樣,過電流保護也要有一定的延時時間。若由于外部負載引起保護,將外部負載移除即可從保護狀態恢復。