リチウムパワーバッテリー回路保護関連知識

科学技術の継続的な進歩と発展に伴い、携帯電話、ノートブックコンピュータ、PDA、デジタルビデオカメラなどの携帯型電子製品が絶えず出現しており、人々の生活を大幅に豊かにし、容易にしています。今日、これらの携帯型電子機器は人々の生活に欠かせないものとなっており、非常に幅広い市場展望と開発スペースを持っています。これらの電子製品が小型化、軽量化、および携帯性に向かっているため、使用する電源にはより高い電力要件が課せられます。そのため、容量が小さく、軽量で、エネルギー密度の高い二次電池の需要が急務となっています。ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池と比較して、リチウム電池は、小型、軽量、高エネルギー密度、メモリー効果なし、長寿命、広い適用範囲、高い動作電圧、および低いため、リチウムパワー電池になりました。自己放電率。最も広く使用されている二次電池。

目次

前提の背景と重要性

解決

低電力リチウム電力電池保護回路の前提条件と重要性

リチウム電池はエネルギー密度が高いため、過充電状態では電池の温度が上がるとエネルギーが過剰になり、電解液が分解してガスが発生し、内圧が上昇して自然発火する傾向があります。燃焼または破裂;そうしないと、過放電状態で電解液が劣化し、電池の特性や耐久性が低下し、充電回数が減り、電池の寿命が短くなります。したがって、リチウム電池の保護は非常に重要です。バッテリアプリケーションでは、バッテリの過充電、過放電、および過電流を防ぐために、バッテリ保護チップを使用する必要があります。

要約すると、リチウムパワーバッテリー保護回路の設計は非常に重要です。しかしながら、リチウムパワー電池保護回路は、電池エネルギーの追加の損失を増加させ、電池の適用時間を短縮し、高精度で低消費電力を達成するためにリチウム電源電池保護回路を必要とする。過充電保護、過放電保護、過電流保護の基本機能に加えて、リチウムパワーバッテリ保護チップは次の要件を満たす必要があります。これは、このホワイトペーパーで設計したチップの目標でもあります。

（1）超低消費電力。リチウムパワーバッテリー保護回路が動作しているとき、消費される電力消費はバッテリーの損失です。したがって、リチウムパワーバッテリー保護回路の消費電力を最小限に抑える必要があります。

（2）高精度検出電圧。リチウムパワーバッテリ保護回路がバッテリのさまざまな動作状態に正しく応答するようにするには、保護回路が過充電保護電圧や過放電保護電圧などの電圧パラメータを正確に検出できる必要があります。

（3）広い電圧範囲で正常に動作します。リチウムパワー電池保護回路の供給電圧は電池電圧であり、電池電圧は広い範囲で変動する可能性があるため、リチウム電源電池保護回路は電圧範囲内で正しく動作する必要があります。

リチウムパワーバッテリー保護回路図

現在使用されているさまざまな種類の電池の中で、リチウム電池（リチウムイオン二次電池またはリチウムイオン電池とも呼ばれます）は、過去10年間に開発された新しい種類の電源です。リチウム電池は通常の化学電源とは異なります。充電と放電のプロセスは、バッテリーの正極と負極にリチウムイオンを挿入して挿入解除することで実現されます。リチウム電池の負極は、グラファイトなどの炭素材料です。正極はコバルト酸リチウム（LiC002）などのリチウム含有遷移金属酸化物です。また、リチウム電池の正極材と負極材は、リチウムイオンを自由に埋め込み脱着できる層状構造のリチウムイオン挿入化合物であり、層間にリチウムイオンが介在し、適切な電解質中で電気化学反応が起こる。 。充電中、リチウムイオンは外部電界によって正極格子から除去され、電解質を介して負極格子に挿入されます。放電のプロセスは正反対です。リチウムイオンは正極に戻り、電子は外部回路を通過して正極に到達し、リチウムイオンと再結合します。

一般的に使用されているニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池と比較して、リチウム電池は主に次の点で多くの優れた特性を備えています。

（1）リチウム電池の電源電圧は高く、一般的に3.6Vであり、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池の約3倍である。供給電圧要件の高い電子機器の場合、バッテリーパックに必要なバッテリーの数を大幅に減らすことができます。そのため、組み合わせて使用するリチウム電池は、より高い電圧が得られやすい。

（2）比エネルギーが高い、つまり同じ重量のリチウム電池は他の電池よりも高いエネルギーを提供します。リチウム電池の比エネルギーは、一般的にニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池の2〜3倍です。したがって、携帯型電子機器は小型軽量である。

（3）メモリー効果なし。ニッケルカドミウム電池とニッケル水素電池はすべてメモリー効果があり、定期的に放電する必要があります。そうしないと、メモリー効果によりバッテリーが故障します。リチウムイオン電池はメモリー効果がなく、残量に気を配る必要がなく、直接充電できます。これにより、リチウム電池の性能を最大限に活用することができます。

（4）長寿命。リチウムパワーバッテリーはカーボン負極を使用しており、カーボン負極は充放電時に金属リチウムを発生しないため、内部の金属リチウム短絡による電池の損傷を防ぎます。現在、リチウム電池のサイクル寿命は5,000倍以上で、他の電池よりもはるかに長いです。

（5）作業環境は、一般的に30℃〜0℃の広い温度範囲であり、高温・低温放電性能に優れています。

（6）自己放電率が低い。自己放電率は、充電保持率とも呼ばれ、バッテリーが使用されていないときの自動放電の量を指します。リチウム電池の自己放電率は2％から5％、ニッケルカドミウム電池は25％から30％、ニッケル水素電池は30％から35％です。そのため、リチウム電池は同じ環境で最も長く充電を維持します。

（7）リチウム電池は、水銀やカドミウムなどの有毒元素を含まず、真にグリーンな電池です。

上記の利点に基づいて、リチウム電池は携帯型電子機器に広く使用されています。一方、リチウム電池はエネルギー密度が高いため、電池の安全性を確保することが困難です。具体的には、過充電状態では電解液が分解され、バッテリー内部の温度と圧力が上昇します。過放電状態では、負極の電解質である銅が溶けて内部短絡を引き起こし、温度が上昇します。外部回路が短絡または放電すると、バッテリーの内部消費電力が増加し、温度が上昇すると、電解液の酸化や分解が起こり、リチウム電池の寿命が短くなることがあります。また、リチウム電池の放電が進みすぎると、電池の電解液が変化し、充電回数が減り、リチウム電池の寿命に影響を及ぼします。

リチウム電池には上記の欠点があるため、リチウム電池の用途には保護回路を追加する必要があります。保護回路の基本機能も上記の欠点に対応しているため、過充電保護、過放電保護、過電流保護、短絡保護の基本機能を実現するには、リチウムパワーバッテリ電源保護チップが必要です。上記のリチウム電池の使用要件によれば、リチウム電池の寿命を延ばし、電池を安全に使用するためには、リチウム電池保護回路に以下の機能が必要です。

（1）充電電圧がバッテリーの最大許容値を超える場合は、バッテリー放電回路を設けることができます。

（2）放電電圧がバッテリーで許容される最小値よりも低い場合は、バッテリー充電回路を設けることができます。次に、バッテリーと外部回路の間の接続を切断し、バッテリーと外部回路の間の接続を切断します。

（3）バッテリーの充放電電流が制限値を超える場合は、バッテリーを外部回路から切り離してください。

（4）バッテリーが正常な状態に戻ったとき、バッテリーが正常に動作し続けることができるように、保護回路はそれに応じて保護状態を解放できる必要があります。

このページには、機械翻訳の内容が含まれています。