保护锂电池的设计

图4：正极保护的锂电池保护方案

　　上面的“二芯合一”方案及单芯片正极保护方案虽然在方案面积及成本上给用户带来了一定的优势，但优势仍不明显。这些方案同时又带来了一些弊端，因此在与成熟的传统方案竞争客户的过程中，最终还是只能以降低毛利空间来打价格战。由于这些方案的真正原始成本并没有明显的优势，所以随着传统方案的控制IC及开关管芯片的降价，这些“二芯合一”的方案或正极保护方案并没有能够撼动传统方案的市场统治地位。

　　近年来市面上出现了众多新创的开关管芯片厂商，为了降低成本，封装时原本打金线改成打铜线，开关管也不带ESD保护。这些产品虽然在性能上与品牌开关管相比有一定的差异，但因为成本优势很快抢占了二级市场，也为传统方案在与“二芯合一”及正极保护方案在市场竞争中的胜出作出了巨大贡献。

　　2 全集成锂电池保护方案

　　赛芯微电子通过自主研发的多项器件及电路专利结合独特的工艺技术，将控制IC与开关管集成于同一芯片，推出世界最小的锂电池保护方案XB430X系列产品。该系列产品采用传统的N型开关管，与传统方案的负极保护原理一致，保护板厂商或锂电池生产商无需更换任何测试设备或理念。该系列芯片本身就是一个完整的锂电池保护方案，无需外接任何元器件即可实现锂电池保护的功能。为了防止Vcc线上的噪声，建议在使用XB430X系列芯片时在VCC和电池负端之间外接一个电容，如图5所示。

图5：XB430X系列锂电池保护方案

　　XB430X系列芯片集成度非常高，不仅将传统的控制IC和开关管集成，而且将原理图1中R1、R2也集成到同一芯片。 集成后的芯片非常小，最小的可以采用市面上通用的SOT23-5L封装。该芯片系列开关管内阻极低，最小内阻可达40m 以下，与市面上最好的开关管内阻相当。当采用最小封装SOT23-5L时，持续充电和放电电流可达2.5安培，而不会有散热问题。若持续充放电电流大于2.5安培，建议使用XB430X系列中的SOP8封装产品。

　　XB430X具有传统保护方案中的所有保护功能：过充保护、过放保护、过流保护和短路保护。不仅如此，由于控制IC与开关管集成于同一芯片，控制IC可随时检测开关管芯片温度。当电池因长期在高温环境下使用，或充放电时电流超过正常充放电电流，却又没有达到过流保护阈值等原因而致使芯片温度过高时，会启动过温保护功能，以保护芯片及电池。另外，内置开关管带有ESD保护功能，可大幅提高保护板和电池在加工过程中的良率。

　　XB430X内部控制IC及开关管来自于同一个生产工艺，同一个厂商，封装选用最成熟通用的封装形式，因而一致性能比传统方案、“二芯合一”方案、正极保护方案都要高很多。

　　采用XB4301系列芯片，完成最终电池保护方案只需两个元器件（如图5所示），与传统方案的5个元器件相比，每台贴片机的产能和效率可以提高到原来的2.5倍。与传统的方案相比，保护板厂商不仅不要购买电阻及开关管芯片，精简了资源链，而且在制作保护板时减少两个电阻的焊盘以及开关管的8个焊点，从而大大降低了保护板的制作成本。