過(guò)電流及短路電流
因?yàn)椴幻髟颍ǚ烹姇r(shí)或正負(fù)極遭金屬物誤觸)造成過(guò)電流或短路,為確保安全,必須使其立即停止放電。
過(guò)電流保護(hù)IC原理為,當(dāng)放電電流過(guò)大或短路情況產(chǎn)生時(shí),保護(hù)IC將激活過(guò)(短路)電流保護(hù),此時(shí)過(guò)電流的檢測(cè)是將功率MOSFET的Rds(on) 當(dāng)成感應(yīng)阻抗用以監(jiān)測(cè)其電壓的下降情形,如果比所定的過(guò)電流檢測(cè)電壓還高則停止放電,同樣地,過(guò)電流檢測(cè)也必須設(shè)有延遲時(shí)間以防有突發(fā)電流流入時(shí)產(chǎn)生誤動(dòng)作。
通常在過(guò)電流產(chǎn)生后,若能去除過(guò)電流因素(例如馬上與負(fù)載脫離),將會(huì)恢復(fù)其正常狀態(tài),可以再進(jìn)行正常的充放電動(dòng)作。
聚合物電池出現(xiàn)的原因
液態(tài)鋰離子電池(Li-ion)作為一種高效能源載體被廣泛應(yīng)用于通訊、電子行業(yè),特別是手機(jī)、PDA等個(gè)人通訊工具上,最早是日本SONY在1992年商業(yè)化以后,得到大量普及,尤其是借助了手機(jī)這個(gè)通訊工具,鋰電池由于輕、容量大、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)逐漸被廣大用戶接受。
然而近一兩年來(lái),隨著通訊技術(shù)的飛速發(fā)展,手機(jī)彩屏技術(shù)、彩信技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)及攝像技術(shù)相續(xù)出現(xiàn),對(duì)電池的容量、體積、重量及電化學(xué)性能等指標(biāo)提出了更高的要求,傳統(tǒng)的液態(tài)鋰電已越來(lái)越不能適應(yīng)新的需求。新型聚合物鋰離子電池(Li-Polymer)的出現(xiàn),迎合了這一需求。聚合物鋰電是在原有鋼殼、鋁殼電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的第三代鋰離子電池,以其更輕、更薄、能量密度更高的特點(diǎn),受到國(guó)內(nèi)外通訊終端廠商及設(shè)計(jì)公司的青睞。聚合物鋰離子電池與液態(tài)鋰離子電池最根本的區(qū)別在于二者所采用的電解質(zhì)不同。聚合物鋰電池的電解質(zhì)從外觀上看為固態(tài),稱為聚合物固體電解質(zhì)。這種電解質(zhì)是一類處于固體狀態(tài),但能像液體那樣溶解支持電解質(zhì),并能發(fā)生離子遷移現(xiàn)象的高分子材料。而液態(tài)鋰,固名思義,電解質(zhì)為液體狀,由于液體的流動(dòng)性,受外界環(huán)境因素的變化如高溫等,比聚合物鋰離子電池有更大的影響。
過(guò)度充電保護(hù)
過(guò)度充電保護(hù)IC的原理為:當(dāng)外部充電器對(duì)鋰電池充電時(shí),為防止因溫度上升所導(dǎo)致的內(nèi)壓上升,需終止充電狀態(tài)。此時(shí),保護(hù)IC需檢測(cè)電池電壓,當(dāng)?shù)竭_(dá)4.25V時(shí)(假設(shè)電池過(guò)充點(diǎn)為4.25V)即激活過(guò)度充電保護(hù),將功率MOSFET由開(kāi)轉(zhuǎn)為切斷,進(jìn)而截止充電。
另外,還必須注意因噪音所產(chǎn)生的過(guò)度充電檢出誤動(dòng)作,以免判定為過(guò)充保護(hù)。因此,需要設(shè)定延遲時(shí)間,并且延遲時(shí)間不能短于噪音的持續(xù)時(shí)間。
手機(jī)鋰電池由哪些部分組成及各部分的功能是什么
手機(jī)鋰電池主要由塑膠殼上下蓋鋰電芯保護(hù)線路板(PCB)組成和可恢復(fù)保險(xiǎn)絲polyswitch有的廠家還配置了NTC識(shí)別電阻或震動(dòng)馬達(dá)或充電電路等元件。
各部分功能如下:
鋰電芯:提供可充放電源。
保護(hù)線路板:防止電池過(guò)充過(guò)放短路。
可恢復(fù)保險(xiǎn)絲(PTC): 正熱敏電阻起到高溫保護(hù)作用同時(shí)又是保護(hù)線路板實(shí)效后的二重保護(hù)。
可恢復(fù)保險(xiǎn)絲(NTC): 負(fù)熱敏電阻,感應(yīng)電池內(nèi)部溫度起到低溫保護(hù)作用。
識(shí)別電阻:識(shí)別原裝電池非原裝電池不能使用。
過(guò)度放電保護(hù)
在過(guò)度放電的情況下,電解液因分解而導(dǎo)致電池特性劣化,并造成充電次數(shù)的降低。采用鋰電池保護(hù)IC可以避免過(guò)度放電現(xiàn)象產(chǎn)生,實(shí)現(xiàn)電池保護(hù)功能。
過(guò)度放電保護(hù)IC原理:為了防止鋰電池的過(guò)度放電狀態(tài),假設(shè)鋰電池接上負(fù)載,當(dāng)鋰電池電壓低于其過(guò)度放電電壓檢測(cè)點(diǎn)(假定為2.3V)時(shí)將激活過(guò)度放電保護(hù),使功率MOSFET由開(kāi)轉(zhuǎn)變?yōu)榍袛喽刂狗烹?,以避免電池過(guò)度放電現(xiàn)象產(chǎn)生,并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機(jī)模式,此時(shí)的電流僅0.1μA。
當(dāng)鋰電池接上充電器,且此時(shí)鋰電池電壓高于過(guò)度放電電壓時(shí),過(guò)度放電保護(hù)功能方可解除。另外,考慮到脈沖放電的情況,過(guò)放電檢測(cè)電路設(shè)有延遲時(shí)間以避免產(chǎn)生誤動(dòng)作。
鋰電池保護(hù)電路
由于鋰離子電池能量密度高,因此難以確保電池的安全性。在過(guò)度充電狀態(tài)下,電池溫度上升后能量將過(guò)剩,于是電解液分解而產(chǎn)生氣體,因內(nèi)壓上升而產(chǎn)生自燃或破裂的危險(xiǎn);反之,在過(guò)度放電狀態(tài)下,電解液因分解導(dǎo)致電池特性及耐久性劣化,因而降低可充電次數(shù)。
鋰離子電池的保護(hù)電路就是要確保這樣的過(guò)度充電及放電狀態(tài)時(shí)的安全性,并防止特性劣化。鋰離子電池的保護(hù)電路是由保護(hù)IC及兩顆功率MOSFET所構(gòu)成,其中保護(hù)IC監(jiān)視電池電壓,當(dāng)有過(guò)度充電及放電狀態(tài)時(shí)切換到以外掛的功率MOSFET來(lái)保護(hù)電池,保護(hù)IC的功能有過(guò)度充電保護(hù)、過(guò)度放電保護(hù)和過(guò)電流/短路保護(hù)。