前言

       Li+電池具有容量大,、使用壽命長,、輕薄等特性，非常適合筆記本電腦等便攜式產(chǎn)品,，然而Li+電池在安全性設(shè)計中需嚴(yán)格避免出現(xiàn)過充電,、過放電、短路等異?，F(xiàn)象,，另外，系統(tǒng)設(shè)計還往往需要電量指示,，故在Li+電池模塊內(nèi)需要有電量計及保護(hù)IC,。容量計量時如何得到最準(zhǔn)確的容量預(yù)測，對于筆記本電腦的電池管理非常關(guān)鍵,。在保護(hù)機(jī)制上,，需要防止因第一級保護(hù)IC故障或MOSFET短路而造成的過壓故障，所以,，第二級保護(hù)IC在新產(chǎn)品的設(shè)計中是不可或缺的最后防線,。本文提供了一個由MAX1780和MAX1906構(gòu)成的、完備的Li+電池組保護(hù)方案,。

       電池保護(hù)電路結(jié)構(gòu)

       電池保護(hù)電路包括電量計,、第一級保護(hù)IC（防止電池過充、過放,、短路）,、第二級保護(hù)IC（防止第二次過壓）、保險絲,、LED指示,、溫度調(diào)節(jié)等部件（圖1），圖中,，MAX1780實(shí)現(xiàn)電量計量和第一級保護(hù),，MAX1906為第二級電池保護(hù)IC,。

       MAX1780對電量計容量的補(bǔ)償

       MAX1780采用各種查找表和緩存器為電池容量補(bǔ)償提供了非常完整的方案，其中包括：

       1,、放電效率補(bǔ)償

       MAX1780會在電池放電時根據(jù)實(shí)際溫度,、放電電流對放電效率進(jìn)行容量補(bǔ)償。舉例來說,，根據(jù)電池在不同放電電流,、溫度下的放電曲線，以一個4000mAh的電池來說,，在20℃,、0.2C（放電電流800mAh）所能提供的容量最高，如果放電容量達(dá)到4000mAh,，則此時放電效率為100﹪,；若在0℃、0.2C下放電,，可能提供的放電電量為3600mAh，則放電效率為3600/4000＝90﹪,。所以,，如果按照0.2C的速率放電一小時，溫度為20℃時剩余容量為4000－800＝3200mAh,，溫度為0℃時,，則正確容量為4000－（800 0.9）＝3112mAh。由此可見,，電量計需要根據(jù)放電效率調(diào)整剩余容量,，確保電量計量的準(zhǔn)確性。

       2,、標(biāo)定電壓單元

       將某一固定的剩余容量值在不同放電電流,、溫度下對應(yīng)的電池電壓作為標(biāo)定電壓。當(dāng)電池電壓達(dá)到標(biāo)定電壓時,，則將電量計的剩余容量修正為標(biāo)定電壓對應(yīng)的容量,，若剩余容量已達(dá)到標(biāo)定電壓對應(yīng)的容量、但電池電壓仍高于標(biāo)定電壓,，則保持剩余容量不變,、直到電池電壓達(dá)到標(biāo)定電壓后更新電壓。

       3,、自放電補(bǔ)償

       電池的自放電會影響容量,，且自放電率與溫度、使用時間,、電池容量有關(guān),，MAX1780同樣利用查找表獲得精準(zhǔn)的自放電補(bǔ)償,。

       電池匹配問題

       隨著電池工作時間的延長，每節(jié)電池的內(nèi)部阻抗會產(chǎn)生較大的偏差,，電池容量也會發(fā)生一定的變化,。這樣，充電時可能造成某節(jié)電池電壓過高而其余電池尚未充滿的現(xiàn)象,。當(dāng)然,，也可能在放電時某節(jié)電池電壓偏低，導(dǎo)致低電壓保護(hù)提前動作,，影響其他電池的使用壽命,。所以，電池保護(hù)電路常常還考慮電池匹配性的檢測,，MAX1780利用四個GPIO,、配合適當(dāng)?shù)能浖刂疲軌蚺袛嚯姵氐钠ヅ湫?。充電時,，如果檢測到某節(jié)電池異常，相應(yīng)的GPIO可控制外部P溝道MOSFET導(dǎo)通,，對該節(jié)電池的充電電流做適當(dāng)分流,，如圖2所示，分流電流由限流電阻R決定,，從而避免由于電池的不匹配而造成其它電池容量受損,。

       利用MAX1906提高系統(tǒng)的安全性

       MAX1906通過控制一個三端保險絲為Li+電池組提供保護(hù)，該款I(lǐng)C通常配合其它保護(hù)電路為系統(tǒng)提供高級防護(hù)措施,。MAX1906分別監(jiān)視每節(jié)電池的電壓,，當(dāng)任何一節(jié)電池電壓超出門限值的時間大于2.1s時，保險絲驅(qū)動電路將吸收足夠的電流,、熔斷外部保險絲,，永久性地切斷電池組與系統(tǒng)的連接。另外,，MAX1906還可檢測每節(jié)電池是否連接正常,，內(nèi)部測試電路用于檢測電路工作是否正常。

       結(jié)論

       隨著Li+應(yīng)用范圍越來越廣,，對Li+電池保護(hù)電路的要求也變得多樣化,、復(fù)雜化。MAX1780具有完善的電池容量計量補(bǔ)償,，靈活的軟件設(shè)計可構(gòu)成各種應(yīng)用電路,，配合MAX1906可實(shí)現(xiàn)兩級防護(hù)，為筆記本電腦等要求高可靠性的設(shè)備提供良好的電池保護(hù)解決方案,。AD574在工頻弱磁測量儀中的應(yīng)用