如今,消费者希望其个人电子产品具有更长的电池寿命、更短的充电时间和更小的外形尺寸。不断增大的充电和放电电流以及不断减小的外形尺寸使得电池组容易受到热损坏。此外,不同的电池技术对充放电温度要求也不同,如表 1 所示。

 


表 1. 各种电池的常见充放电温度限制 .

 

电池的放电温度范围通常较宽,但充电温度范围会受到限制。如果电池温度介于 10°C 至 40°C 之间,则可以安全地进行快速充电。这些温度限制与电池化学和温度相关的化学反应有关。如果充电速度太快,电池压力会逐渐积累升高,导致泄气,并缩短电池寿命。

 

如果工作温度过高,则会发生电池降解并导致热失控和爆炸。如果工作温度过低,则会发生不可逆的电池化学反应,并缩短电池寿命。因此,电池温度监测对于电池管理系统至关重要。

 

热保护解决方案

无论是分立式还是集成式温度传感解决方案都可以保护电池管理系统免受热损坏。如图 1 所示,分立式解决方案包括热敏电阻、比较器和电压基准。这种方法可提供实时热保护,而不会中断控制处理系统。

 


图 1. 用于阈值检测的热敏电阻 + 比较器

 

由于电池应用在高温和低温环境下均需提供保护,因此温度窗口比较器是一个更好的解决方案。图 2 展示了此输出的一个示例。在此示例中,跳变点设置为 60°C 和 0°C,迟滞为 10°C。

 


图 2. 温度窗口比较器输出行为示例

 

请注意,图 2 中的设置输出高电平 (SOH) 是一个系统诊断测试功能,通过该功能,您可以独立于温度将输出强制为高电平。

 

TI 可提供广泛的温度开关和热敏电阻产品组合,例如 TMP303、TMP390 和 TMP61。TMP303 使用窗口比较器,并通过超小尺寸(小外形晶体管 563)、低功耗(最大 5μA)和低至 1.4V 的电源电压能力提供了设计灵活性。无需额外器件即可正常运行,窗口比较器可以独立于微处理器或微控制器正常工作。通过不同的器件选项可获得七个跳变点,这些均可在出厂时编程为任何温度。

 

图 3 所示的 TMP390 是一个可通过电阻器进行编程并具有两个内部比较器和两个输出的双输出温度开关。TMP390 采用相同的小型封装,具有超低功耗(最大 1μA)和低电源电压(1.62V) 特性。

 


图 3.TMP390 框图。

 

仅使用两个电阻器,即可将高低温跳变点配置为任何所需的温度窗口,其中迟滞选项介于 5°C 至 30°C 之间。单独的高低温跳变输出会产生独立的警告信号,以供微处理器解释。