經(jīng)常在論壇上看到這樣一種觀點(diǎn):"長(zhǎng)時(shí)間充電對(duì)鋰離子電池不會(huì)有損害,這是因?yàn)橛斜Ｗo(hù)電路的存在."

我想這里有兩個(gè)問題要澄清:

1.長(zhǎng)時(shí)間對(duì)鋰離子電池充電,如果是用的原裝正品的充電器或座充,確實(shí)是不會(huì)有損害的.這個(gè)不是因?yàn)楸Ｗo(hù)線路的功勞,而是靠充電線路的嚴(yán)格精確的設(shè)計(jì)來(lái)保證的.
2.有保護(hù)線路的存在,并不能完全的防止鋰離子電池的過(guò)充的發(fā)生,保護(hù)線路只有在電池過(guò)充的時(shí)候才會(huì)起防止進(jìn)一步過(guò)充的作用.

這是幾個(gè)數(shù)據(jù)

RICOH推出的適合4.2V鋰離子電池的保護(hù)芯片,其過(guò)充保護(hù)電壓是4.35V+/-0.05V,日本精工SIEKO推出的8241系列中適合4.2V鋰離子電池的保護(hù)芯片,其過(guò)充保護(hù)電壓是4.275V+/-0.025V

而鋰離子電池充飽的時(shí)候,其電池電壓應(yīng)該落在4.20V+/-0.04V之間,并沒有觸發(fā)保護(hù)線路動(dòng)作.之所以廠家說(shuō)明長(zhǎng)時(shí)間充電不會(huì)過(guò)充是因?yàn)槭謾C(jī)的充電管理確保在電池電壓已經(jīng)到達(dá)4.20V以后不會(huì)繼續(xù)充電.而是保持監(jiān)視狀態(tài).

等到了過(guò)充保護(hù)的電壓,比如4.275V,這個(gè)鋰離子電池已經(jīng)是過(guò)充了,此時(shí)保護(hù)線路才被切斷.防止進(jìn)一步過(guò)充的危險(xiǎn).

講完了這個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū),下面帶大家認(rèn)識(shí)一下手機(jī)鋰離子電池的內(nèi)部機(jī)構(gòu).主要談一下鋰離子的保護(hù)線路的功能及其工作原理.有興趣的網(wǎng)友可以往下看:

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鋰離子保護(hù)線路全解剖

一般用戶接觸到手機(jī)鋰離子電池,在外面看到的除了電池外殼,還有就是幾個(gè)五金觸片了,如圖中"電池正極,電池負(fù)極"就是的電池正負(fù)極輸出.

┏━━Fuse━━━━━┳━━━━━━━━━┫電池正極
┃R1
┃┃
┇┏┻━━┓
┏┻┓┃保護(hù)IC┃
┏┻━┻┓┏┫┃
┃┃┃┗━━┳┛┏━━┫標(biāo)識(shí)電阻
┃鋰離子┃┃┃┃
┃電芯┃┃┃R2
┃┃┃┃┃
┗━┳━┛┃┻M(jìn)osfet┃
┃┃┏╈┓┃
┗━━━━━━━┻━━┻┛┗━━━┻━━┫電池負(fù)極

而實(shí)際真正供電的源泉是電池塑料殼里面的鋰離子電池芯,但是由于鋰離子電芯的"嬌嫩"的特性,比如過(guò)充和過(guò)放,大電流放電,短路等非常規(guī)動(dòng)作都會(huì)對(duì)鋰離子電芯造成極大的傷害.所以保護(hù)線路的功能就是在上述非常規(guī)動(dòng)作發(fā)生時(shí)及時(shí)的切斷回路.保護(hù)鋰離子電芯.而這些保護(hù)動(dòng)作就是圖中的保護(hù)IC來(lái)判斷,由它來(lái)控制一對(duì)Mosfet場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)導(dǎo)通和切斷主供電回路,對(duì)鋰離子電芯進(jìn)行保護(hù).

市面上常用的這種保護(hù)IC的生產(chǎn)廠商有SEIKO精工,RICOH理光,Motorala摩托羅拉半導(dǎo)體等.

以精工的S8241系列芯片來(lái)具體介紹各項(xiàng)保護(hù)功能.

眾所周知,以恒壓充電限制電壓來(lái)劃分,鋰離子電池有4.1V恒壓充電和4.2V恒壓充電兩種類型.現(xiàn)在4.1V的版本已經(jīng)很少,絕大多數(shù)是4.2V的恒壓充電類型的.下面的數(shù)據(jù)就只針對(duì)4.2V恒壓充電的鋰離子電池來(lái)討論.

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保護(hù)IC+Mosfet可以實(shí)現(xiàn)的功能如下(四大保護(hù)):

1.過(guò)充保護(hù),當(dāng)電池芯的電壓超過(guò)設(shè)定值時(shí),由保護(hù)IC切斷Mosfet管.等電芯電壓回歸到允許的電壓是,重新恢復(fù)Mosfet管的導(dǎo)通.

過(guò)充檢測(cè)電壓:4.275V+/-0.025V,電芯電壓一超過(guò)這個(gè)值,就觸發(fā)過(guò)充保護(hù)

過(guò)充釋放電壓:4.175V+/-0.030V,處于過(guò)充保護(hù)的電芯電壓只有降到這個(gè)值時(shí)才會(huì)停止保護(hù).

過(guò)充保護(hù)延時(shí):1秒.當(dāng)電壓持續(xù)超過(guò)過(guò)充檢測(cè)電壓1秒以上才會(huì)觸發(fā)過(guò)充保護(hù),這個(gè)是為了防止誤判和誤操作而設(shè)置的.

2.過(guò)放保護(hù),當(dāng)電池芯的電壓降低得超過(guò)設(shè)定值時(shí),由保護(hù)IC切斷Mosfet管.等電芯電壓回歸到允許的電壓時(shí),重新恢復(fù)Mosfet管的導(dǎo)通.

過(guò)放檢測(cè)電壓:2.3V+/-0.08V

過(guò)放釋放電壓:2.4V

過(guò)放保護(hù)延時(shí):125毫秒

參數(shù)的含義與過(guò)充保護(hù)的類似,不贅述.

3.過(guò)流保護(hù),當(dāng)工作電流超出設(shè)定值時(shí),由保護(hù)IC切斷Mosfet管.等工作電流回歸到允許的電壓是,重新恢復(fù)Mosfet管的導(dǎo)通.

過(guò)流電流壓降:0.1V,這里保護(hù)IC判斷的是電流流過(guò)Mosfet而產(chǎn)生的壓降,用這個(gè)電壓除于Mosfet的導(dǎo)通阻抗就可以近似得到過(guò)流保護(hù)的電流.一般在3~5A左右.

過(guò)流延時(shí):8毫秒,注意這個(gè)延時(shí)比前面的幾個(gè)過(guò)充過(guò)放的延時(shí)要短許多.

4.短路.其實(shí)這個(gè)功能是過(guò)流保護(hù)的擴(kuò)展,當(dāng)保護(hù)IC檢測(cè)電池輸出正負(fù)極之間電壓小于規(guī)定值時(shí),認(rèn)為此時(shí)電池處于短路狀態(tài),立即切斷回路.等短路的故障排除再恢復(fù)回路.短路時(shí)電池的輸出正負(fù)極的電壓為零,而實(shí)際電芯的電壓還是正常的.

短路檢測(cè)延時(shí):10微秒,這個(gè)延時(shí)更是短暫,幾乎是短路的瞬間就切斷了回路,可以避免短路對(duì)電池帶來(lái)的巨大損傷.

還有一個(gè)參數(shù),稱為保護(hù)IC的自耗,如上圖,可以看到,保護(hù)IC是通過(guò)電阻R1利用了電芯的電壓來(lái)進(jìn)行工作的.不可避免的要消耗一部分電池的容量.一般保護(hù)IC的功耗是做的非常小的.在3微安左右,最大不超過(guò)6微安.

在保護(hù)回路里面還有一個(gè)器件,如上圖標(biāo)示的Fuse,就是保險(xiǎn)絲.它是串聯(lián)在電池的回路中.它的作用是在保護(hù)線路失效的情況下,作為最后的防線,對(duì)于過(guò)流或高溫的鋰離子電池進(jìn)行切斷回路的動(dòng)作.該Fuse根據(jù)工作原理分為一次性保險(xiǎn)絲(就象家里電表下用的那種)和可恢復(fù)保險(xiǎn)絲(又稱為PTC).

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