2节锂离子电池保护方案详解

表锂离子充电电池组是遥控汽车、智能机器人、无人机、吸尘机等的核心动力，电池保护是系统安全运行关键。本方案使用外接电流检测电阻实现高精度过电流保护，可用于锂离子可充电电池组、锂聚合物可充电电池组。

方案特点

本方案基于S-82A2A基于电池保护芯片，可为2节锂离子电池串联应用提供高精度过流保护。即使充放电电流值较大，也能实现高精度的过电流检测和过热保护，有助于提升智能手机和其他快速充电产品的便利性，同时实现更高的产品安全性。主要特点包括：
（1）通过使用外接电流检测电阻，实现了受电池电压和温度变化影响较小的高精度过流保护。
（2）充放电过电流检测电压精度达±1.0mV，在降低电流检测电阻的同时减少了过电流检测的变化范围。
（3）充放电控制功能支持通过外部信号停止电池组的充放电操作，并且可以通过连接至PTC热敏电阻提供过热保护功能。
（4）省电功能启动后可停止电池放电，同时将保护IC的电流消耗降至最多50nA，使电池工作时所消耗的电流降至几乎为零。

 

2节锂离子电池保护方案额定值

本方案通过监视连接在VDD端子－VC端子间、VC端子－VSS端子间的电池电压以及VINI端子－ VSS端子间电压，来控制充电和放电。

电池电压在过放电检测电压（VDL）以上、过充电检测电压（VCU）以下的范围、VINI端子电压在充电过电流检测电压（VCIOV）以上、放电过电流1检测电压（VDIOV1）以下的范围时，充电控制用FET和放电控制用FET都为ON。这种状态称为通常状态，可自由的进行充放电。

当常态下的电池电压在充电过程中超过VCU，且这种状态保持在过充电检测延迟时间（tCU）以上的情况下，充电控制用FET为OFF，会停止充电，这种状态称为过充电状态。过充电状态的解除，分为如下的2种情况：
（1）如果VM端子电压在低于0.35V（典型值）的情况下，当电池电压降低到过充电解除电压（VCL）以下时，即可解除过充电状态。
（2）如果VM端子电压在0.35V（典型值）以上的情况下，当电池电压降低到VCU以下时，即可解除过充电状态。

 

2节锂离子电池保护方案原理图

当常态下的电池电压在充电过程中超过VCU，且这种状态保持在tCU以上的情况下，充电控制用FET为OFF，会停止充电，这种状态称为过充电状态。当VM端子电压在0.35V（典型值）以上，并且电池电压降低到VCU以下时，即可解除过充电状态。

当常态下的电池电压在放电过程中降低到VDL以下，且这种状态保持在过放电检测延迟时间（tDL）以上的情况下，放电控制用FET为OFF，会停止放电。这种状态称为过放电状态，此时没有连接RVMS。

在过放电状态下，由于本IC内部的VDD端子－VM端子间可通过RVMD来进行短路，因此VM端子会因RVMD而被上拉。在过放电状态下如果连接充电器，当VM端子电压降低到0V（典型值）以下时，电池电压在VDL以上，解除过放电状态。VM端子电压不低于0V（典型值）时，电池电压在过放电解除电压（VDU）以上，解除过放电状态。

方案还设定有充电过电流状态、充放电禁止状态、节电状态、允许向0V电池充电、禁止向0V电池充电等状态，各种检测延迟时间是将约4kHz的时钟进行计数之后而分频计算出来的。

芯齐齐BOM分析

除了S-82A2A电池保护芯片，方案还采用了2个N沟道MOSFET，两个旁路电容和5个电阻器，BOM元器件总数10个。

其中，S-82A2A IC采用SNT-8A封装，内置高精度电压检测电路和延迟电路，是用于锂离子 / 锂聚合物可充电电池的保护IC，最适合于对2节串联锂离子 / 锂聚合物可充电电池组的过充电、过放电和过电流的保护。

 

方案BOM表之外接元器件及要求

本方案中的两个FET由用户根据终端应用确定，其阈值电压应低于实测的过放电检测电压。否则，有可能导致在过放电检测之前出现停止放电的情况。

BOM表中的过充电检测电压精度由R1 = 100Ω保证，R1应该在100-150Ω之间，连接其他数值的电阻会降低检测精度。电容器C1、C2选择X7R 二类陶瓷电容器或MLCC，PCB布线时应靠近保护IC。

　　审核编辑：汤梓红