鋰離子電池保護IC和充電IC定義及工作原理

電池充電IC是用于為電池充電的集成電路（IC）。有幾種類型的電池充電IC。線性充電器使用電壓控制源來強制固定電壓出現在輸出端。開關充電器使用電感器、變壓器或電容器以分立數據包的形式將能量從輸入端傳輸到電池。一些電池充電IC設計用于為鋰（Li）離子或鉛酸電池充電。其他適用于為鎳鎘（NiCd）或鎳氫（NiMH）電池充電。電池充電IC的重要特性包括過壓保護和過流保護。具有軟啟動功能的設備在執行快速充電之前對電池進行幾分鐘的調節。具有充電狀態指示燈的設備具有內置監視器，可顯示提供的電流量和/或應用的電量。為了應對在焊料中使用鉛（Pb）對環境的影響的擔憂，一些電池充電IC不含任何形式的鉛。

電池充電IC的重要性能規格包括最大電池數量、電源電壓、靜態電流（IQ）、最大充電電流、電壓精度和工作溫度。電池由稱為電池的單元組成，每個單元都包含電極。使用電池沿從陽極（-）到陰極（+）的導電路徑發送電子。給電池充電會改變電子的流動，導致電化學過程反向發生。具有相對較高電源電壓和靜態電流的電池充電器IC非常適合包含相對大量電池的電池。對于低電荷和高電荷設備，最大充電電流通常以安培（M）表示。電壓精度表示為與標稱值的百分比偏差。工作溫度是全要求范圍。

電池充電IC采用多種IC封裝類型。雙列直插式封裝 （DIP） 可由陶瓷 （CDIP） 或塑料 （PDIP） 制成。柵格陣列封裝包括球柵陣列 （BGA）、倒裝芯片球柵陣列 （FCBGA）、塑料球柵陣列 （PBGA）、多芯片模塊塑料球柵陣列 （MCM-PBGA）、磁帶球柵陣列、細間距陸地柵格陣列 （FLGA）、引腳柵格陣列 （PGA） 和間隙封裝柵格陣列 （IPGA）。芯片級封裝或芯片尺寸封裝 （CSP） 的面積不超過內置芯片的 20%。CSP變體包括倒裝芯片CSP（FCCSP）和晶圓級芯片級封裝（WLCSP）。四通道扁平封裝 （QFP） 包含大量精細、靈活的鷗翼形引線。QFP 變體包括低四通道扁平封裝 （LQFP）、薄型四通道扁平封裝 （TQFP） 和四通道扁平無引線封裝 （QFM）。用于電池充電器 IC 的其他 IC 封裝類型包括小外形封裝 （SOP）、迷你小外形封裝 （MSOP）、小外形集成電路 （SOIC）、小外形 J 引線 （SOJ）、收縮小外形封裝 （SSOP） 和薄收縮小外形 L 引線封裝 （TSSOP）。薄型小外形封裝 （TSOP） 是一種 DRAM 封裝，兩側均使用鷗翼形引線。薄型雙無引線 （TDFM） 封裝是 6 引腳 SOT23 和 SC-70 封裝的細間距、高性能替代產品。

鋰離子電池以其優越的性能和實用性，已廣泛應用于各種耗電行業。但是，鋰離子電池也有一些明顯的缺陷。它具有長時間承受過充電，過放電和過流的能力，這可能會損壞電池，甚至造成安全事故。為了解決這些問題，發明了鋰離子電池保護板。事實上，鋰離子電池保護板可以有效防止電池的過充、過放電和過流。

什么是鋰離子電池保護IC

鋰離子電池保護IC是安裝在保護板上的芯片，電池保護板是獨立的電路。它可以在充放電時實時監控鋰離子電池的電壓和電流。如有異常，將通過控制保護電路控制鋰離子電池的狀態。保護IC的工作電壓一般與鋰離子電池相同，約為3.6V。但是，為了不影響鋰離子電池的正常工作，流經保護IC的電流必須非常?。ㄐ∮?0μa）。因此，保護IC芯片及其保護電路作為鋰電池的安全保護器件，不僅要在設備的正常工作電流范圍內可靠地工作，還要在電池意外短路或過流時迅速起動，使電芯得到保護。

鋰離子保護電路的主要功能是防止電池過充電、過放電和過流。這些問題對鋰離子電池具有破壞性。首先是過度收費。鋰離子電池屬于可充電二次電池。充電時可以安全地將電壓恢復到4.2V左右，但電壓不能更高。其次，過度充電會導致電池電壓過高，這會損壞電池，甚至引起火災等潛在的安全隱患。當鋰離子電池的電壓降低到3V左右時，應停止放電。過度放電會增加電池的壓力，從而縮短電池的循環壽命。最后一個是過流。鋰離子電池具有額定的最大電流值。如果在放電過程中負載電流超過此電流值，則電池可能會損壞。因此，鋰離子電池保護電路對于鋰離子電池來說是非常必要的，電路的核心保護IC芯片也不容忽視。

鋰離子電池保護IC如何工作

首先，保護IC將監控鋰離子電池充放電的狀態，可以精確測量鋰離子電池的工作和充電電壓。保護IC通過控制鋰離子電池保護電路上的MOSFET開關來切斷和連接電池電路。因此，工程師在設計保護IC時需要考慮MOSFET開關的選擇。低RDS的MOSFET可以有效提高保護電路的效率，而低VT的MOSFET可以有效降低保護電路的電池功耗。此外，設置保護IC的過壓保護閾值和過放保護閾值也是保護IC設計中不可或缺的環節。

保護IC可以在鋰離子電池工作和充電時實時監控其狀態，并在出現異常情況時快速做出反應。當電池充電時，一旦電池端的電壓過高（超過4.2V），保護IC就會切斷MOS晶體管中充電電路的開關。此時，電池不能繼續充電，但可以正常放電。當電池放電時，一旦電池端子接地電壓過低（低于最小電壓的設定值），保護IC就會切斷MOS晶體管中放電電路的開關，從而終止放電，充電電路不會被切斷。鋰離子電池的保護電路是這種電池短板的良好補充。這項關鍵技術為鋰離子電池的推廣做出了巨大貢獻。

每個電池都有鋰離子電池保護IC嗎

根據以上對保護IC及其保護電路的分析，可以得出結論，帶保護電路的鋰離子電池的安全性、耐用性優于無保護電路。因此，消費者在購買鋰離子電池時，也應考慮電池是否有保護電路和保護IC。

然而，市場上并非所有鋰離子電池都配備了保護電路和保護IC。由于安裝保護電路意味著花費更多的材料成本和技術成本，許多小型企業為了電池的銷售和利潤而省略鋰離子電池的保護電路，從而盡可能降低電池的成本和價格，并在市場上獲得足夠的優勢。但是，沒有保護電路的電池很容易損壞。過充、過放、過流、過熱的可能性會增加，這將導致電池故障概率的增加，這也容易造成安全隱患。因此，消費者在購買鋰離子電池時，應考慮電池是否有保護電路，而不是盲目選擇低成本電池。為了降低購買劣質電池的可能性，消費者可以選擇知名品牌的電池，如三星、索尼等，這些廠家通常擁有最先進的電池生產工藝和最完整的電池生產工藝。他們生產的電池不會安裝保護電路，并且通常在質量方面經過認證。

同樣值得注意的是，并不是每個鋰離子電池都應該配備保護電路和保護IC。一個電池組可以共用一個保護電路，不會給保護電路帶來負擔，也不會影響其功能。希望這篇文章對您有所幫助。

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