TI的锂离子电池充电保护集成电路UCC3957

一、锂离子电池特点

锂离子电池与其他电池相比,主要有以下优点。

1.电压高

所标志的开路电压通常为3.6v,而镍氢和镍镉电池的开路电压为1.2v。

2.容量大

能量高、储存能量密度大,是锂电池的核心价值所在,以同样输出功率而言,锂离子电池的重量不但比镍氢电池轻一半,体积也小20%。

3.放电率

锂离子电池的充电速度较快,仅需要1~2小时(h)的时间就可充电,达到最佳状态;同时,锂离子电池的漏电量极少,即使随意放置1~2周后再拿出来用时,一样能发挥电力、照常工作;锂离子电池的自放电率低<8%/月,远低于镍镉电池的30%和镍氢电池的40%。

4.锂离子电池没有"记忆效应",所以锂离子电池可以在未完全放电的条件下充电而不会降低其容量。但是如果锂离子电池已充足电还要继续充电(过充电),则会损坏电池,锂离子电池是目前应用非常广泛的可充电电池。

二、锂离子电池的充电特性

锂离子电池在充电过程中,电池的电压和充电电流都会随充电时间而发生变化,其变化规律如图1所示。

图1 锂离子电池的充电特性曲线

锂离子电池充电需要控制它的充电电压,限制充电电流和精确检测电池电压。锂离子电池的充电特性与镉镍、镍氢的充电特性完全不同。锂离子电池可以在它的放电周期内任一点充电,并且可以非常有效的保持它的电荷,保持时间比镍氢电池长两倍以上,重量轻,其重量只有同容量镉镍电池的1/2,比质量密度是镉镍电池的4倍。锂离子电池开始充电时,电压缓慢上升,充电电流逐渐减小,当电池电压达到4.2v左右时,电池电压基本不变,充电电流继续下降,判断锂离子电池充电是否结束的方法是利用检测它的充电电流,当它的充电电流下降至某一定值时结束充电。例如锂离子电池的充电电流降到40ma(典型值为起始充电电流的5%左右)时结束充电,也可以在检测到锂离子电池达到4.2v时启动定时器,在一定的时延后结束充电。这时充电电路应有一个精度较高的电池电压检测电路,以防止锂离子电池过充电。需要指出的是;锂离子电池不需要涓流充电。

三、ucc3957的主要特点

ucc3957是采用bicmos工艺的3/4节锂离子电池组充电器保护用控制集成电路。它与外部的p沟道mosfet晶体管一起对电池组充电实现两级过电流保护,如果达到第一级过电流阀值电位时,保护电路以按用户设定的保护时间,将外接电容放电,如果第一级保护时间到,电池过充、放电故障仍未排除,外接保护定时电容放电mosfet以17倍于第一级保护时间关断,实施第二级保护,这对容性负载是很有用的。ucc3957在休眠工作模式下的耗电仅为3.5μa,典型工作电流为30μa,直流工作电压范围为6.5∽20v,充电过电流保护延时时间可通过调节外接元件参数的办法实现。使用外部p沟道mosfet晶体管的优点是,可以保护任一节电池过放电和过充电,并保护电池组及ucc3957集成电路本身。

3.1 ucc3957的工作原理框图与引脚功能

ucc3957的工作原理框图如图2所示。

图2 ucc3957的工作原理框图

由图2可见,利用ucc3957内部的工作状态选择器可以选择ucc3957的工作状态,当工作于持续工作状态时可以保护每一节锂离子电池,使其免于过充电和过放电。而过电流控制器则用于保护电池组不致产生过大的放电电流,而损坏电池组。

为配合不同厂家生产的锂电池,ucc3957系列集成电路有表1所示的4种不同的过电压保护门限值。

表1 ucc3957-x的过电压保护门限值(v)

ucc3957的引脚图如图3所示。

图3 ucc3957的引脚图

ucc3957的各引脚功能如下:

引脚1vdd:该引脚为ucc3957的电源供电输入引脚,输入电压范围为6.5~20v,与电池组的高电位端连接。 引脚2clcnt:该引脚为设定ucc3957工作在三节或四节电池充电工作状态的引脚。 引脚3wu:该引脚为当ucc3957处于休眠工作状态时,在此脚加信号可唤醒ucc3957进入正常工作状态,此引脚应接到n沟道电平转移mosfet晶体管的漏极。 引脚4an1:该引脚为与最高电位的第1节电池的负极及第2节电池正极相连的引脚。 引脚5an2:该引脚为最高电位的第2节电池的负极及第3节电池正极相连的引脚。 引脚6an3:该引脚为最低电位的第3节电池的负极及第4节电池正极相连的引脚,当只有3节电池时与电池组的低电位端及an4引脚相连。 引脚7和11引脚an4:该引脚与电池组的低电位端相连,并和电流检测电阻的高电位端连接。 引脚8batlo:该引脚为与电池组的负电位端连接的引脚,同时和电流检测电阻的低电位端相连接。 引脚9

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发布日期:2019年07月04日  所属分类:新闻动态