为锂离子电池使用配置好安全技术

锂离子电池是一种应用广泛的可充电电池，它具有单体工作电压高、体积小、重量轻、能量密度高、循环使用寿命长，可在较短时间内快速充足电以及允许放电温度范围宽等优点。此外，锂离子电池还有自放电电流小，无记忆效 应和无环境污染等优点。而随着锂离子电池的使用面的扩大，对锂离子电池的充放电保护就显得愈发重要。尤其是在有些应用中，较长的电池寿命、较多的充电次数或较安全的电池比电池容量更重要。这就是人们最关心的为锂离子电池使用配置好安全技术的关键。

本文就充放电过程的温度控制技术、电池充电电源短路保护与选择电池充电器以延长电池寿命等芯片应用的方案配置作介绍。

充放电过程的温度控制

为什么对充放电过程的温度控制也是许多设计者需要考虑的一个方面,即限制电池温度技术是延长电池寿命的重要因素?这是因为在高温的时候对锂离子电池充放电，会有爆炸的危险;在低温的时候充放电，会对电芯造成损害。而限制电池的极限温度可以延长电池寿命，尤其是禁止在0℃以下充电。在0℃以下充电促进金属在电池阳极上的镀数，这可能造成内部短路，产生热量并使电池不稳定和不安全。很多电池充电器都有测量电池温度的装置，以确保不会在极限温度时充电。

限制或控制电池温度技术应用举例

USB/交流适配器Li+电池充电器，带有0.05Ω断开开关。图1为用MAX8606实现保持安全的工作温度和持续不间断充电，温度调节功能可自动降低充电电流应用方案。



图1 用MAX8606实现保持安全的工作温度和持续不间断充电，温度调节功能可自动降低充电电流
MAX8606是带温度调节功能的线性Li+电池充电器，内部集成低RDS(oN)电池断开开关，可工作于USB端口或交流适配器。它满足USB的过流规范要求，挂起模式下仅吸取不到30μA的USB电流。与交流适配器连接时，内部功率FET支持高达1A的充电电流，可保证耐受高达14V的输入瞬态电压。即使在没有安装电池或者电池已深度放电的情况下，SYS输出配合电池断开开关，仍可通过USB或交流适配器输入给系统供电。为保持安全的工作温度和持续不间断充电，温度调节功能可自动降低充电电流。

其限制或控制电池温度技术是通过EN1与EN2引脚实现用户设置的挂起模式，l00mA，500mA和高达1A输入的限制。SET是充电电流监视器功能。

充电前也可给系统灵活供电,同时给电池充电和系统供电,无需外部阻断肖特基二极管、检流电阻或FET;低压差内部充电FET，0.5A时0.25V;高达1A的可编程快充电流;输入电流限制满足USB规范;电池充电和系统供电之间实现自动均流调节;先进的恒流、恒压和管芯恒温(CCCVCTJ)技术;超过6VIN的过压保护(最大14VIN)。

用MAX8808实现1A Li+恒压，恒流，温度调控的充电器方案。它具有高达15V的适配器输入，而MAX8808在微小的4mm2封装面积内集成了功率MOSFET、反向电流隔离二极管以及检流电阻，并且能在如此小尺寸的封装内进行快速、安全的充电。MAX8808可调节器件的温度、电流和电压，从而省掉了笨重的散热器，并解决了小型手持设备，例如蜂窝电话、PDA以及数码相机等在散热管理方面的顾虑。它的热调节技术降低了环境温升，提高了可靠性，并降低了因安全余量要求所造成的成本。为避免只经过粗略调整的廉价交流适配器对其造成损害。

MAX8808能够保证承受高达15V的瞬态输入，并具有内置的过压保护(OVP)电路，防止在故障情况下进行充电。

微型、热增强型TDFN封装(0.8mm高);专有的温度和CC-CV调节实现最安全和最快速的充电;0.5A电流下0.3V压降;高有效逻辑使能(MAX8088Y);省去预调理状态(MAX808Z)与软启动。

电池组保护电路

很多电池含有电池组保护电路，如果超过最高电池电压，该电路暂时断开电池连接。

用bq24314芯片实现安全保护-完整的锂离子充电器前端保护。

芯片bq24314具有集成功率FET;Vin极大值为30V;OCP可编程电流高达15A;电池OVP为4.35V;有故障指示特性。

该芯片提供针对三个变量的保护功能(图2)，即输入过压与输入过流及电池过压;30V极大输入电压;对于电流瞬态引起的错误触发有较高的抗扰度;热关断，即故障状态显示与目前上市的极小解决方案。bq24300与bq24314充电器前端电路产品系列，可为充电中的手持式设备提供系统保护。这款体积小巧的安全电路可提供三层保护功能，即辅人过压、辅人过流与电池过压保护状态。



图2 bq24314芯片应用示意图

带有输入电流限制和安全定时器的低成本SMBus充电器

图3是用MAX8731A实现带有输入电流限制和安全定时器的充电器方案图。高效率的MAX8731MdAⅪ535C能够为任何化学类型的电池充电。它可以限制输入电流，使从交流适配器吸出的电流不超出预定值，降低了交流适配器的尺寸和成本。输入电流限、电池浮充电压和充电电流限都可通过SMBus接口设定。它采用先进的同步buck调节器控制电路，最大占空比可超过99%，降低了最小输人到输出电压差。MAX8731A/MAⅪ535C能够为一、二、三或四节串联的Li/电池组充电，提供高达8A的充电电流。MAX8731A采用高边n沟道MOSFET，成本更低，效率更高。该器件同时提供监视交流适配器电流的输出信号。



图3 用MAX8731A实现带有输入电流限制和安全定时器的充电器方案图