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由于制造控制IC的工艺与制造开关管的工艺各不相同，因此图2中两个芯片是从不同的工艺流程中制造出来的，通常这两种芯片也是由不同的芯片厂商提供。

　　图2：

传统的电池保护方案。

　　近几年来，业界出现了将几个芯片封装在一起以提高集成度、缩小最后方案面积的趋势。

锂电池保护市场也不例外。

图3中的两种锂电池保护方案A及B看起来是将图2中的两个芯片集成于一个芯片中，但实际上其封装内部控制器IC及开关管芯片仍是分开的，来自不同的厂商，该方案仅仅是将二者合封在一起，俗称“二芯合一”。

　　图3：

“二芯合一”的锂电池保护方案。

　　由于内部两个芯片实际仍来自于不同厂商，外形不能很好匹配，因此导致最终封装形状各异，很多情况下不能采用通用封装。

这种封装体积比较大，又不能节省外围元件，所以这种“二芯合一”的方案实际上并省不了太多空间。

在成本方面，虽然两个封装的成本缩减成一个封装的成本，但由于这个封装通常比较大，有的不是通用封装，有的为了缩小封装尺寸，需要用芯片叠加的封装形式，因此与传统的两个芯片的方案相比，其成本优势并不明显。

图4是一种真正的将控制器芯片及开关管芯片集成在同一晶圆的单芯片方案。

传统方案原理图1中的开关管是N型管，接在图1中的B-与P-之间，俗称负极保护。

图4中的方案由于技术原因，开关管只能改为P型管，接在B+与P+之间，俗称正极保护。

用此芯片完成保护板方案后，在检测保护板时用户需要更换测试设备及理念。

此方案虽然减少了一定的封装成本，但芯片成本并没有得到减少，在与量大成熟的传统方案竞争时也没有真正的成本优势。

相反其与传统方案不相容的正极保护理念成了其推广过程的巨大障碍。

　　图4：

正极保护的锂电池保护方案。

　　上面的“二芯合一”方案及单芯片正极保护方案虽然在方案面积及成本上给用户带来了一定的优势，但优势仍不明显。

这些方案同时又带来了一些弊端，因此在与成熟的传统方案竞争客户的过程中，最终还是只能以降低毛利空间来打价格战。

由于这些方案的真正原始成本并没有明显的优势，所以随着传统方案的控制IC及开关管芯片的降价，这些“二芯合一”的方案或正极保护方案并没有能够撼动传统方案的市场统治地位。

　　篇二：

新型锂离子电池线性充电解决方案

　　新型锂离子电池线性充电解决方案：

广电电器网

　　[导读]锂离子电池在性能优异的同时也对充电器提出了更高的要求，这些要求主要体现在充电过程的控制和锂电池保护方面，具体表现为较大的充电电流、高精度的充电电压、分阶段的充电模式和完善的保护电路等。

　　关键词：

线性充电锂离子电池

　　锂离子电池以其能量密度高、充放电性能优异、无污染等特点逐渐取代传统的镍镉、镍氢电池、铅酸电池被广泛应用于现代便携式电子产品中。

　　相对于其他类型电池，锂离子电池在性能优异的同时也对充电器提出了更高的要求，这些要求主要体现在充电过程的控制和锂电池保护方面，具体表现为较大的充电电流、高精度的充电电压、分阶段的充电模式和完善的保护电路等。

　　芯片介绍

　　SE9018是一款恒流/恒压模式的锂离子电池线性充电芯片，采用内部PMOSFET架构，并集成有防倒充电路，不需要外部隔离二极管。

　　芯片预设充饱电压为，精度为±

%，充电电流可通过外部电阻进行设置，最大持续充电电流可达1A.当芯片由于工作功率大、环境温度高或PCB散热性能差等原因导致结温高于140℃时，内部热反馈电路会自动减小充电电流，将芯片温度控制在安全范围之内。

为使芯片能够维持高效工作状态，应采取措施尽量降低芯片工作功率和芯片温度，例如输入端串联小电阻（降低输入电压）、增大PCB散热铜箔面积、使芯片散热片与

　　PCB铜箔充分接触等。

　　图1SE9018脚位图

　　图2SE9018原理图

　　SE9018内部集成电池温度监测电路，当电池温度超出正常范围（过高或过低）时，芯片自动停止充电过程，防止电池因为温度过高或过低而损伤。

　　电池温度监测是通过判断TEMP端电压（VTEMP）实现的，VTEMP由一个包括电池内部NTC热敏电阻在内的电阻分压网络提供。

　　当VTEMP处于45%×

VCC与80%×

VCC之间时，芯片判断电池温度处于正常范围内；

当VTEMP《45%×

VCC或VTEMP》80%×

VCC时，芯片判断电池温度过高或过低；

当TEMP端接地时，电池温度监测功能被禁用。

　　SE9018包含两个漏极开路的状态指示输出端CHRG和STDBY，当电路处于充电状态时，CHRG端置低电平，STDBY端为高阻态；

当电池充饱时，CHRG端变为高阻态，STDBY端置低电平。

当电池温度监测功能正常使用时，如果芯片未连接电池或电池温度超出正常范围，CHRG端和STDBY端均为高阻态；

当电池温度监测功能被禁用时，如果芯片未连接电池，STDBY端为低电平，CHRG端输出脉冲信号。

　　SE9018的其他功能包括手动停机、欠压闭锁、自动再充电等。

　　典型的基于SE9018的锂离子电池充电电路如图3所示。

CE端为高电平时，SE9018正常工作。

　　图3SE9018典型应用电路

　　1.充电电流的设置

　　恒流充电过程中的充电电流Ibat由PORG端与GND端之间的电阻Rprog设定，Ibat与Rprog阻值的关系为：

　　公式1

　　例如，如果想得到1A的恒定充电电流，根据公式1可得Rprog=1200Ω。

　　2.电池温度监测电路设置

　　电池温度监测电路的设置主要是对R1和R2进行设置，假设NTC热敏电阻在最低工作温度时的电阻为RTL，在最高工作温度时的电阻为RTH（RTL与RTH的数据可查相关电池手册或通过实验得到），则R1，R2的阻值分别为：

　　公式

　　2

　　公式3

　　在实际应用中，如果只需要高温保护，不需要低温保护，可以将R2去掉。

此时，R1的阻值为：

　　公式4

　　3.手动停机设置

　　在充电过程中，可随时通过置CE端为低电平或去掉Rprog（PROG端浮置）将SE9018置于停机状态，此时电池漏电流降至2uA以下，输入电流降至70uA以下。

　　4.欠压闭锁状态

　　若输入电压VCC低于欠压锁定阈值或VCC与电池电压Vbat之差小于120mV，SE9018处于欠压闭锁状态。

　　当芯片处于停机状态或欠压闭锁状态时，CHRG端与STDBY端均为高阻态。

　　5.正常充电工作周期

　　当SE9018的各输入端与电池均处于正常状态时，充电电路进入正常充电周期，此周期包括四种基本工作模式：

涓流充电、恒流充电、恒压充电、充电结束与再充电。

　　若电池电压Vbat低于，充电电路进入涓流充电模式，此时充电电流为恒流充电电流的十分之一（如果恒流充电电流被设置为1A，则涓流充电电流为100mA），涓流充电状态会一直保持到电池电压Vbat达到涓流充电模式主要是为了避免电池电压太低时大电流冲击给电池内部结构带来的损害。

　　电池电压高于但小于预设充饱电压时，充电电路处于恒流充电模式，如上所述，充电电流由Rprog确定。

　　电池电压达到时，充电电路进入恒压充电模式，此时BAT端电压维持在，充电电流逐渐减小。

此过程的主要作用是减小电池内阻对于充饱电压的影响，使电池充电更加充分。

　　当充电电流减小至恒流充电电流的1/10时，充电电路停止向电池充电并进入低功耗的待机状态。

在待机状态时，SE9018会持续监测电池电压，如果电池电压降至以下，充电电路会再次对电池进行充电。

　　6.指示灯状态

　　表1

　　7.兼容USB电源与适配器电源的电路

　　同时，使用SE9018芯片可以实现适用于USB电源和适配器电源的充电电路，电路图如图4所示。

　　图4USB与适配器方案

　　使用USB电源供电时，PMOS与NMOS栅极被下拉至低电位，PMOS导通，USB电源对SE9018进行供电，SCHOTTKY二极管防止USB端向适配器端漏电。

NMOS截止，Rp1被断开，Rprog=

　　Ω，恒流充电电流为

　　500mA.

　　篇三：

多节锂离子电池的充放电保护解决方案

　　多节锂离子电池的充放电保护解决方案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。

其全球供货量正在持续增加。

根据市场调研公司的报告，07全年锂离子可充电电池的全球供货量比上年增加了17%。

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。

　　锂离子电池的保护

　　锂离子电池供电设备的安全性是人们目前最为关注的问题，所以对其的保护就非常重要。

锂离子电池的保护主要包括过充电保护、过放电保护、过电流及短路保护等。

　　1过充电保护

　　当充电器对锂离子电池过充电时，为防止因温度上升所导致的内压上升，需终止充电状态。

为此，保护器件需监测电池电压，当其到达电池过充电压时，即激活过充电保护功能，中止充电。

2过放电保护

　　为了防止锂离子电池的过放电状态，当锂离子电池电压低于其过放电电压检测点时，即激活过放电保护，中止放电，并将电池保持在低静态电流的待机模式。

　　3过电流及短路保护

　　当锂离子电池的放电电流过大或短路情况产生时，保护器件将激活过电流保护功能。

　　多节锂离子电路的保护

　　单体锂离子电池的额定电压为，不能满足高电压供电场合的需要，因此就需要多节锂离子电池串联使用。

为此，各有关电源管理控制集成电路生产厂商纷纷推出了自己的多节锂离子电池（电池组）保护集成电路芯片，如精工技术有限公司（SII）的S-8204B（S-8204B隶属于S-8204系列，该系列的另一个产品是S-8204A。

两者的区别是S-8204A配合P沟道MOSFET工作，S-8204B则配合N沟道MOSFET工作）。

这类产品的特点是监控3、4节锂离子电池的充放电状态，可实现过充、过放和过电流保护。

以S-8204B为例，它能对各节锂离子电池的电压进行高精度检测，具有3段过电流检测功能，通过外接电容可设置过充电检测延迟时间、过放电检测延迟时间、放电过电流检测延迟时间1和放电过电流检测延迟时间2，还能通过SEL端子切换3/4节锂离子电池串联使用。

不过，它最大的特点是可以级联使用，下节将对S-8204B的这一功能进行详细说明。

　　保护芯片级联

　　上面提到的电池保护芯片最多能保护4节锂离子电池，然而很多应用都需要5

　　～12节锂离子电池串联工作，比如电动工具、电动自行车和UPS，此时又如何解决呢？

答案很简单，就是同时使用多个锂电池保护芯片。

如图1所示，两个保护芯片串联在一起，由2个N沟道MOSFET做控制开关，可以保护8节锂离子电池，三个保护芯片串联在一起，就保护了12节锂离子电池。

这种多保护芯片的串联就是保护芯片的“级联”。

以S-8204B为例，两个S-8204B联合使用，用2个N沟道MOSFET在低压侧端进行控制，这样通过单颗IC可选3节和4节的功能就可以实现对6～8节串联锂离子电池的保护。

如果是5节锂离子电池串联，则可以使用一个S-8204B与其他锂离子电池保护芯片串联，实现保护功能。

这种多保护芯片的灵活组合，可以完成对任意数目锂离子电池的保护。

　　图1多节锂离子电池的级联

　　下面，详细介绍一下保护芯片级联的具体工作情况。

还是以S-8204B为例，其CTLC端子可由芯片外部控制COP端子的输出电压、而CTLD端子则可由芯片外部控制DOP端子的输出电压。

通过CTLC端子以及CTLD端子可以分别单独控制COP端子与DOP端子的输出电压。

并且，这些控制功能优先于芯片内部的电池充放电保护功能。

如果8节电池中的某一节电池发生过充，与该电池相连接的S-8204B的COP端子输出电压会发生变化，该电压变化会传递到与其相连接的另一个S-8204B的CTLC端子，使得另一个S-8204B的COP端子输出电压也发生变化，从而控制充电控制用MOSFET关断，实现锂离子电池的过充电保护。

如果8节电池中的某一节电池发生过放电时，则由与该电池相连接的S-8204B的DOP端子向另一个S-8204B芯片的CTLD端子发出过放信号，改变其DOP端子的状态，最终使得放电控制用MOSFET关断，结束放电。

图2给出了采用两个S-8204B实现过充电保护的电路工作原理图（在N沟道MOSFET控制情况下），图3是过放电保护工作原理图。

　　图2锂离子电池过充电时的保护电路工作原理图

　　图3锂离子电池过放电时的保护电路工作原理图

　　充放电时的温度控制

　　另外，对充放电过程的温度控制也是许多设计者需要考虑的。

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。

在上面的方案中，在S-8204B的CTLC端子外接一温度控制开关（如S-5841），在锂离子电池充电过程中温度过高时，温控开关的控制信号通过CTLC端子送给COP，强行结束锂离子电池的充电过程。

同样，在CTLD端子外接温度控制开关，则能对放电过程进行温度保护。

　　结语

　　市场上还有单芯片的多节锂电池充电保护解决方案，像Intersil公司的ISL9208，就可以实现对7节锂离子电池的充电保护。

对比多芯片串联的方案，单芯片解决方案的优点是电路简单、比较容易实现较好的电气性能，不过能监控的电池数量有限，且价格较贵。

采用多芯片的级联方式，如S-8204系列，则不存在这种数量上的限制，其电路构成灵活成本也不高，但缺点是外围电路相对复杂，对外围元件的匹配程度要求较高。

　　不过，随着技术的进步，相信这两种方案终会找到一个契合点。