TI的鋰離子電池充電保護集成電路UCC3957

一、鋰離子電池特點(diǎn)

鋰離子電池與其他電池相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)。

1．電壓高
所標志的開(kāi)路電壓通常為3.6V，而鎳氫和鎳鎘電池的開(kāi)路電壓為1.2V。

2．容量大
能量高、儲存能量密度大，是鋰電池的核心價(jià)值所在，以同樣輸出功率而言，鋰離子電池的重量不但比鎳氫電池輕一半，體積也小20%。

3．放電率
鋰離子電池的充電速度較快，僅需要1~2小時(shí)（h）的時(shí)間就可充電，達到最佳狀態(tài)；同時(shí)，鋰離子電池的漏電量極少，即使隨意放置1~2周后再拿出來(lái)用時(shí)，一樣能發(fā)揮電力、照常工作；鋰離子電池的自放電率低8%/月，遠低于鎳鎘電池的30%和鎳氫電池的40%。

4．鋰離子電池沒(méi)有記憶效應，所以鋰離子電池可以在未完全放電的條件下充電而不會(huì )降低其容量。但是如果鋰離子電池已充足電還要繼續充電（過(guò)充電），則會(huì )損壞電池,鋰離
子電池是目前應用非常廣泛的可充電電池。

二、鋰離子電池的充電特性

鋰離子電池在充電過(guò)程中，電池的電壓和充電電流都會(huì )隨充電時(shí)間而發(fā)生變化，其變化規律如圖1所示。

圖1 鋰離子電池的充電特性曲線(xiàn)

鋰離子電池充電需要控制它的充電電壓，限制充電電流和精確檢測電池電壓。鋰離子電池的充電特性與鎘鎳、鎳氫的充電特性完全不同。鋰離子電池可以在它的放電周期內任一點(diǎn)充電，并且可以非常有效的保持它的電荷，保持時(shí)間比鎳氫電池長(cháng)兩倍以上，重量輕，其重量只有同容量鎘鎳電池的1/2，比質(zhì)量密度是鎘鎳電池的4倍。鋰離子電池開(kāi)始充電時(shí)，電壓緩慢上升，充電電流逐漸減小，當電池電壓達到4.2V左右時(shí)，電池電壓基本不變，充電電流繼續下降，判斷鋰離子電池充電是否結束的方法是利用檢測它的充電電流，當它的充電電流下降至某一定值時(shí)結束充電。例如鋰離子電池的充電電流降到40mA（典型值為起始充電電流的5%左右）時(shí)結束充電，也可以在檢測到鋰離子電池達到4.2V時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，在一定的時(shí)延后結束充電。這時(shí)充電電路應有一個(gè)精度較高的電池電壓檢測電路，以防止鋰離子電池過(guò)充電。需要指出的是；鋰離子電池不需要涓流充電。

三、UCC3957的主要特點(diǎn)

UCC3957是采用BiCMOS工藝的3/4節鋰離子電池組充電器保護用控制集成電路。它與外部的P溝道MOSFET晶體管一起對電池組充電實(shí)現兩級過(guò)電流保護，如果達到第一級過(guò)電流閥值電位時(shí)，保護電路以按用戶(hù)設定的保護時(shí)間，將外接電容放電，如果第一級保護時(shí)間到，電池過(guò)充、放電故障仍未排除，外接保護定時(shí)電容放電MOSFET以17倍于第一級保護時(shí)間關(guān)斷，實(shí)施第二級保護，這對容性負載是很有用的。UCC3957在休眠工作模式下的耗電僅為3.5μA，典型工作電流為30μA，直流工作電壓范圍為6.5∽20V，充電過(guò)電流保護延時(shí)時(shí)間可通過(guò)調節外接元件參數的辦法實(shí)現。使用外部P溝道MOSFET晶體管的優(yōu)點(diǎn)是，可以保護任一節電池過(guò)放電和過(guò)充電，并保護電池組及UCC3957集成電路本身。

3.1 UCC3957的工作原理框圖與引腳功能

UCC3957的工作原理框圖如圖2所示。

圖2 UCC3957的工作原理框圖

由圖2可見(jiàn)，利用UCC3957內部的工作狀態(tài)選擇器可以選擇UCC3957的工作狀態(tài)，當工作于持續工作狀態(tài)時(shí)可以保護每一節鋰離子電池，使其免于過(guò)充電和過(guò)放電。而過(guò)電流控制器則用于保護電池組不致產(chǎn)生過(guò)大的放電電流，而損壞電池組。

為配合不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的鋰電池，UCC3957系列集成電路有表1所示的4種不同的過(guò)電壓保護門(mén)限值。

UCC3957的引腳圖如圖3所示。

圖3 UCC3957的引腳圖