在過去兩年左右的時(shí)間里，市場上出現(xiàn)了大量使用鋰電池芯的高電壓電池。這些新型的鋰電池組正在取代以前那些常用的鎳鎘或鉛酸電池組，并且顯示了更好的性能，兩次充電間隔之間更長的使用時(shí)間，以及在整個(gè)生命周期內(nèi)更多的循環(huán)充電次數(shù)。在電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車和輕型運(yùn)輸車、不間斷電源、便攜式醫(yī)療和診斷設(shè)備，以及混合動(dòng)力和混合動(dòng)力電動(dòng)車等需要更大功率的產(chǎn)品中，這些鋰電池組已經(jīng)成為了標(biāo)準(zhǔn)裝備。除了性能的改善，鋰電池系統(tǒng)還具有重量更輕、使用時(shí)間更長、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)我們的環(huán)境也有好處。

　　鋰電池的這些特點(diǎn)和優(yōu)勢也是有代價(jià)的。在過去幾年中，我們目睹了很多電池召回事件，這些召回的電池大多是鋰離子電池。以前的鎳電池在電池組或系統(tǒng)內(nèi)只有很少用于監(jiān)測和控制電池的電子裝置，因此成本低、設(shè)計(jì)簡單。為滿足安全需要以及讓用戶容易使用，新型鋰電池組需要在內(nèi)部安裝大量的電子裝置。這些安全特性通常包括：

• 　　電池組的過流監(jiān)測和短路監(jiān)測
• 　　電池芯的過壓和欠壓監(jiān)測
• 　　電池組/電池芯的溫度監(jiān)測

　　另外，可以加入電量平衡和電池容量監(jiān)測功能以進(jìn)一步改善用戶體驗(yàn)。

　　諸如筆記本電腦和視頻攝像頭等電池供電產(chǎn)品，要求電池能夠相當(dāng)穩(wěn)定地供電。其他更有趣的設(shè)備，如電動(dòng)工具和許多便攜式產(chǎn)品，需要電池能夠提供很大的瞬時(shí)功率。由于電動(dòng)工具等設(shè)備可能提出一些苛刻的要求，它們的電池監(jiān)測和保護(hù)電路也更加復(fù)雜，并且可提供典型筆記本電腦電池所不具有的更高級(jí)的保護(hù)功能。精心設(shè)計(jì)的多芯監(jiān)測和保護(hù)電路，如Intersil的ISL9208系列產(chǎn)品的電路，可提供多級(jí)錯(cuò)誤檢測功能，并且提供清除這些錯(cuò)誤的時(shí)間窗口。同時(shí)，這些電路還提供硬限制，當(dāng)超過這些硬限制時(shí)就可斷定發(fā)生了一個(gè)硬故障。

　　下面，我們以一個(gè)用在無繩電動(dòng)工具或電動(dòng)自行車上的鋰離子電池為例。該設(shè)計(jì)支持利用搭載兩個(gè)MOSFET的單路徑對(duì)充放電電流進(jìn)行控制，如果需要，也可以支持獨(dú)立的充電和放電路徑。

　　該設(shè)計(jì)具有過電流和出現(xiàn)短路時(shí)的電池電流監(jiān)測、單芯電壓監(jiān)測、電池溫度監(jiān)測以及高達(dá)200mA平衡電流的快速電量平衡等功能。在這個(gè)示例里，ISL9208用做模擬前端(AFE)，并且同一個(gè)外部微控制器協(xié)同工作。

　　AFE實(shí)現(xiàn)電池芯電壓的電平轉(zhuǎn)換，并且在模擬輸出端口(AO)上將真正的電池芯電壓輸出到微控制器上。微控制器利用這個(gè)信息監(jiān)測每一個(gè)電池芯在充放電時(shí)的狀態(tài)，此外還可將其用于電量平衡。在提供每個(gè)電池芯的模擬電壓的同時(shí)，AFE還可將任何錯(cuò)誤情況報(bào)告給微控制器。充放電FET可以由ISL9208直接控制，它們可提供自動(dòng)保護(hù)機(jī)制，以最大限度降低微控制器在出現(xiàn)諸如過電流或者短路等嚴(yán)重錯(cuò)誤狀態(tài)時(shí)導(dǎo)致保護(hù)延遲的可能性。在充電/放電模式中，可以禁用該特性。如果這個(gè)自動(dòng)保護(hù)功能被禁用，ISL9208將繼續(xù)監(jiān)控電流，并向微控制器報(bào)告錯(cuò)誤情況，由微控制器控制ISL9208關(guān)斷MOSFET。這使系統(tǒng)設(shè)計(jì)師能夠靈活地實(shí)施特殊的充電管理算法。如圖1所示，對(duì)于需要7個(gè)以上電池芯串聯(lián)的電池，可以很容易地采用由一個(gè)微控制器和幾個(gè)AFE組成的芯片組方案。

　　Figure 1