保護(hù)鋰電池的設(shè)計

圖4：正極保護(hù)的鋰電池保護(hù)方案

　　上面的“二芯合一”方案及單芯片正極保護(hù)方案雖然在方案面積及成本上給用戶帶來了一定的優(yōu)勢，但優(yōu)勢仍不明顯。這些方案同時又帶來了一些弊端，因此在與成熟的傳統(tǒng)方案競爭客戶的過程中，最終還是只能以降低毛利空間來打價格戰(zhàn)。由于這些方案的真正原始成本并沒有明顯的優(yōu)勢，所以隨著傳統(tǒng)方案的控制IC及開關(guān)管芯片的降價，這些“二芯合一”的方案或正極保護(hù)方案并沒有能夠撼動傳統(tǒng)方案的市場統(tǒng)治地位。

　　近年來市面上出現(xiàn)了眾多新創(chuàng)的開關(guān)管芯片廠商，為了降低成本，封裝時原本打金線改成打銅線，開關(guān)管也不帶ESD保護(hù)。這些產(chǎn)品雖然在性能上與品牌開關(guān)管相比有一定的差異，但因為成本優(yōu)勢很快搶占了二級市場，也為傳統(tǒng)方案在與“二芯合一”及正極保護(hù)方案在市場競爭中的勝出作出了巨大貢獻(xiàn)。

　　2 全集成鋰電池保護(hù)方案

　　賽芯微電子通過自主研發(fā)的多項器件及電路專利結(jié)合獨(dú)特的工藝技術(shù)，將控制IC與開關(guān)管集成于同一芯片，推出世界最小的鋰電池保護(hù)方案XB430X系列產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品采用傳統(tǒng)的N型開關(guān)管，與傳統(tǒng)方案的負(fù)極保護(hù)原理一致，保護(hù)板廠商或鋰電池生產(chǎn)商無需更換任何測試設(shè)備或理念。該系列芯片本身就是一個完整的鋰電池保護(hù)方案，無需外接任何元器件即可實現(xiàn)鋰電池保護(hù)的功能。為了防止Vcc線上的噪聲，建議在使用XB430X系列芯片時在VCC和電池負(fù)端之間外接一個電容，如圖5所示。

圖5：XB430X系列鋰電池保護(hù)方案

　　XB430X系列芯片集成度非常高，不僅將傳統(tǒng)的控制IC和開關(guān)管集成，而且將原理圖1中R1、R2也集成到同一芯片。 集成后的芯片非常小，最小的可以采用市面上通用的SOT23-5L封裝。該芯片系列開關(guān)管內(nèi)阻極低，最小內(nèi)阻可達(dá)40m?以下，與市面上最好的開關(guān)管內(nèi)阻相當(dāng)。當(dāng)采用最小封裝SOT23-5L時，持續(xù)充電和放電電流可達(dá)2.5安培，而不會有散熱問題。若持續(xù)充放電電流大于2.5安培，建議使用XB430X系列中的SOP8封裝產(chǎn)品。

　　XB430X具有傳統(tǒng)保護(hù)方案中的所有保護(hù)功能：過充保護(hù)、過放保護(hù)、過流保護(hù)和短路保護(hù)。不僅如此，由于控制IC與開關(guān)管集成于同一芯片，控制IC可隨時檢測開關(guān)管芯片溫度。當(dāng)電池因長期在高溫環(huán)境下使用，或充放電時電流超過正常充放電電流，卻又沒有達(dá)到過流保護(hù)閾值等原因而致使芯片溫度過高時，會啟動過溫保護(hù)功能，以保護(hù)芯片及電池。另外，內(nèi)置開關(guān)管帶有ESD保護(hù)功能，可大幅提高保護(hù)板和電池在加工過程中的良率。

　　XB430X內(nèi)部控制IC及開關(guān)管來自于同一個生產(chǎn)工藝，同一個廠商，封裝選用最成熟通用的封裝形式，因而一致性能比傳統(tǒng)方案、“二芯合一”方案、正極保護(hù)方案都要高很多。

　　采用XB4301系列芯片，完成最終電池保護(hù)方案只需兩個元器件（如圖5所示），與傳統(tǒng)方案的5個元器件相比，每臺貼片機(jī)的產(chǎn)能和效率可以提高到原來的2.5倍。與傳統(tǒng)的方案相比，保護(hù)板廠商不僅不要購買電阻及開關(guān)管芯片，精簡了資源鏈，而且在制作保護(hù)板時減少兩個電阻的焊盤以及開關(guān)管的8個焊點(diǎn)，從而大大降低了保護(hù)板的制作成本。