Новости электроники 5, 2007
Инженеры компании Texas Instruments подробно пишут о способах повышения безопасности Li-Ion аккумуляторных элементов питания. Такие элементы находят все более широкое применение в бытовой, медицинской. промышленной и лабораторной портативной электронике. В статье рассматривается использование в автономном источнике питания микросхем bq20z80, bq2084, bq29312 и bq29412 производства Texas Instruments. Микросхема измерителя bq20z80, а также микросхемы того же семейства bq20z70 и bq20z90 основаны на запатентованной Texas Instruments технологии Impedance Track™.
Производители источников питания на основе Li–Ion батарей внимательно относятся к созданию безопасных и надежных устройств для систем с автономным питанием. Электронные устройства в автономных источниках питания контролируют условия работы Li–Ion батарей, в том числе внутреннее сопротивление батареи, температуру, напряжение на элементах, токи заряда и разряда, и процесс заряда для обеспечения системы точной информацией об остаточном ресурсе и исправности батареи. На этой информации основана правильность принятых системой решений. Кроме того, для повышения безопасности батареи, при возникновении хотя бы одного из условий отказа, элементы батареи отключаются от питания системы путем выключения двух защитных МОП-транзисторов, соединенных последовательно с Li–Ion элементами в автономном источнике питания. Условия отказа могут быть следующими: перегрузка по току, короткое замыкание, превышение напряжения на батарее, превышение предельно допустимой температуры. Блок контроля батареи (БКБ), основанный на технологии Impedance Track™, контролирует внутреннее сопротивление элементов на протяжении всего ее срока службы. Кроме того, осуществляется контроль асимметрии напряжений на элементах, потенциально позволяющий обнаруживать микрозамыкание в элементе и предотвращающий риск возгорания или даже взрыва.
Безопасность LI–ION батарей
Функционирование при температурах, превышающих предельно допустимый уровень, ускоряет снижение работоспособности элементов и вызывает неконтролируемый рост температуры и взрыв в Li–Ion батареях. Это наиболее актуально для данного типа батарей, так как в них содержатся очень агрессивные активные вещества. Короткое замыкание или перезаряд батареи при большом токе может привести к быстрому росту температуры. Во время перезаряда Li–Ion батарей, активный металлический литий осаждается на аноде. Этот материал существенно увеличивает опасность взрыва, так как он может вступать в реакцию с целым рядом веществ, в том числе с электролитом и материалом катода. Например, смесь, состоящая из лития и углерода, вступает в реакцию с водой, и водород, выделяющийся в результате этой реакции, может вспыхнуть от высокой температуры, сопровождающей эту реакцию. Такой материал катода, как LiCoO2, вступает в реакцию с электролитом при превышении неконтролируемого роста температуры порога в 175°C при напряжении элемента 4,3 В.
Читать далее статью в полном обьеме (pdf)
Блок контроля батареи
Многоуровневая защита батареи от перегрузки по току
