提高電池充電系統(tǒng)安全性的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

熱環(huán)路工作時(shí)，充電電流會(huì)達(dá)到充電終止閾值，這樣會(huì)導(dǎo)致充電的錯(cuò)誤終止，因?yàn)闊嵴{(diào)節(jié)功能通常是在快充的早期階段啟動(dòng)。為了避免錯(cuò)誤的充電終止，只要熱調(diào)節(jié)環(huán)路處于工作狀態(tài)，就要禁用電池充電終止。此外，有效充電電流也會(huì)降低。這會(huì)延長(zhǎng)電池充電時(shí)間。這樣，充電安全定時(shí)器可能會(huì)因?yàn)楣潭ò踩〞r(shí)器而錯(cuò)誤終止。bq24085 采用可自動(dòng)放慢安全定時(shí)器時(shí)鐘頻率的動(dòng)態(tài)安全定時(shí)器。動(dòng)態(tài)定時(shí)器控制電路可有效延長(zhǎng)安全定時(shí)器的持續(xù)時(shí)間，從而最大限度地減少安全定時(shí)器由于熱調(diào)節(jié)所引起的故障幾率。

　　圖 5：bq24085 的典型應(yīng)用電路

系統(tǒng)級(jí)充電前端 （CFE） 的安全設(shè)計(jì)

我們?nèi)绾?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/提高">提高系統(tǒng)級(jí)充電的安全性和可靠性？我們可采用許多不同的適配器為便攜式設(shè)備供電，但不同的制造商往往采用不同的電氣規(guī)范，這就為構(gòu)建便攜式設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了技術(shù)挑戰(zhàn)，他們?cè)谑褂貌煌m配器時(shí)必須滿足各種安全要求。具體技術(shù)挑戰(zhàn)包括輸入過(guò)壓、輸入過(guò)流、電池過(guò)壓以及反向輸入電壓等，這些問(wèn)題都會(huì)造成系統(tǒng)損壞。

適配器熱插入、適配器錯(cuò)誤、瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)過(guò)壓等問(wèn)題都可能導(dǎo)致輸入過(guò)壓。適配器熱插入時(shí)，線纜電感與系統(tǒng)輸入去耦電容器之間的共振會(huì)導(dǎo)致過(guò)壓。對(duì)于獨(dú)立充電器而言，輸入過(guò)流可能不是什么問(wèn)題，因?yàn)楹愣娏髂Ｊ綍?huì)限制提供給輸出或電池的電流量。不過(guò)，就輸入到系統(tǒng)有直接電源路徑的 bq24070 等電源路徑管理電池充電器而言，在上拉電流過(guò)大時(shí)很難得到保護(hù)。最近，人們擔(dān)心工作適配器在電流限制模式下可能出問(wèn)題，希望可編程輸入電流限制電路能夠阻止適配器進(jìn)入該模式。鋰離子/鋰聚合物電池組如果在高溫下充電過(guò)度，可能會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)的燃燒現(xiàn)象。充電過(guò)度的一個(gè)重要標(biāo)志就是電池單元電壓升高。越來(lái)越多的制造商都在尋找可確保電池組安全性與合規(guī)性的安全措施。要提高電池安全性，可添加二級(jí)過(guò)壓保護(hù)來(lái)移除輸入電源。在檢測(cè)電池過(guò)壓時(shí)關(guān)閉 CFE 功率 MOSFET 就可完成這一操作。

圖 6 是典型系統(tǒng)級(jí) CFE 電路的示意圖。高電壓保護(hù) CFE 可將高輸入電壓與低壓充電器及系統(tǒng)相隔離，以便系統(tǒng)免受高壓侵害。這種 IC 集成所有安全特性，包括輸入電流限制與保護(hù)、輸入電壓保護(hù)以及電池過(guò)壓保護(hù)等。無(wú)論出現(xiàn)何種故障情況，CFE 都會(huì)關(guān)閉 MOSFET 實(shí)現(xiàn)適當(dāng)保護(hù)，進(jìn)而提高整體系統(tǒng)安全性。

　　圖 6：典型的系統(tǒng)級(jí) CFE 電路

總結(jié)

配合 CFE、電池充電器 IC 以及電池組的安全保護(hù)機(jī)制，充電系統(tǒng)可進(jìn)一步提升穩(wěn)健的安全性能。CFE完全集成了輸入過(guò)壓、輸入過(guò)流、電池過(guò)壓和反向輸入極性保護(hù)，可以顯著提高電池供電系統(tǒng)的安全性。