锂电池保护电路中熔断器的实现

锂电池充电使用过程中,过充电、过放电和过电流都将会影响电池使用寿命和性能以及安全,充电池中熔断器作为二级过电流保护配合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已经普及,而锂离子充电电池具有小型,重量轻,输出高压、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。
正常工作状态: 在正常充,放电时,电路中控制IC的CO与DO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的导通极小,此状态下的消耗电流为薇安级因此损耗很小。
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CO脚由高电压转为低电压,使控制充点电的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。
过充电检测对英语脉冲充电以及由于噪声而产生的误动作,需要设定延迟时间,延迟时间又C2决定,一般设为1秒左右。 过放电保护 过放电保护是在电池电压变低时停止对负载放电。
当电池对负载放电时,其电压亦会随着放电过程而逐渐降低,当电池电压降至过放检测电压以下时,其容量已经完全放光,如果电池继续放电,则会造成电池的永久性损坏。所以当控制IC检测到电池电压低于过放电检测电压时,其DO脚由高电压转为低电压,使V1由导通转为关断从而切断放电回路,则电池无法集训放电起到保护作用。
由于在过放检测电压以下时电池电压不能在降低,因此必须要求控制IC消耗电流极小。过放电检测对应于脉冲充电以及由噪声而产生的误动作,需要设定延迟的时间为100秒左右。
过电流保护以及短路保护 过电流保护是在消耗大电流时停止对负载的放电,此功能的目的在于保护电池已经MOSFET,确保电池在苟工作状态下的安全性。在正常放电过程时,电流经过两个MOSFET因为导通阻抗会在其两端产生压降,此电压值U=I,其中把V1/V2看作电阻,此时若负载因某种原因导致异常使回路电流增大,当电流猛增使得电压亦会增加到控制IC决定的电压值时,控制IC的DO脚迅速由高压转为低电压使V1关断从而切断放电回路,回路电流变为零。
需要设定的延迟时间为13秒左右。当电压增加到控制IC决定的电压值时,V1会由导通转为关断,其工作原理与过电流保护类似。
短路保护的延迟时间一般小于7薇安,如果出现意外时电流继续增大,则熔断器会起到过流时的二级保护,避免对电路中控制IC及MOSFTET的永久性损坏。 。