ZHCAFW5 October   2025 BQ25308

 

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简介

安全性是电池管理系统 (BMS) 中最重要的方面，而充电器是能保护电池电芯的关键元件。何时允许电池充电或制止电池充电将极大地影响电池系统的安全性。因此，应根据应用要求，选择在零电压或电量耗尽时对电池充电具有适当保护功能的充电器。

过放电时的安全性

如果电池在过放电后长时间未使用，则其会以更快的速度降解。加速降解是由铜阳极箔溶解到电解质中所引起的。当铜阳极溶解时，也会向软包电池释放气体，导致电池鼓包。此外，在下一个充电周期，会形成铜枝晶并可能损坏固体电解界面 (SEI) 层。一旦形成铜枝晶，可能会导致内部电池短路。若在这种情况下使用电池，则内部电池短路情况会变得更糟，并会影响电池性能和安全性。

不同内部短路条件下的电池电压示例 图 1 不同内部短路条件下的电池电压示例

许多标准要求在电池过放电时采取某种形式的充电抑制措施，以防止在低于电压阈值的情况下进行充电。GB 31241 和 IEC 62133 是一些行业标准，概述了电池应用的安全要求。这些标准中的安全要求并未明确规定安全充电的电压阈值，而是依赖电池制造商的数据表和外部电路，遵循制造商针对过放电状态下充电所提出的规范要求。

电量耗尽时充电器的特性

对于没有外部主机控制的独立充电器，务必要查看安全特性并为该项应用选择合适的充电器。如果所选的电池在放电至低于低电压阈值后禁止充电，则应选择具有电池电量耗尽后能抑制充电的充电器。BQ25308 专为禁止零电压充电的应用而设计。按照电池数据表，若允许在过放电状态进行充电，则可以选择 BQ25300 这一类充电器。BQ25308 还支持磷酸铁锂 (LiFePO4) 化学物质，其预充电和充电抑制功能的电压阈值更低。

表 1 BQ25308 充电抑制、预充电和快速充电的电压转换点
模式 电池电压 VBAT 充电电流 典型值
电池短路 VBAT < VBAT_SHORT 充电抑制 -1.5uA
预充电 VBAT_SHORT < VBAT < VBAT_LOWV IPRECHG ICHG 的 10% (IPRE > 63mA
快速充电 VBAT_LOWV < VBAT ICHG 通过 ICHG 电阻器设置
表 2 BQ25308 磷酸铁锂 (LiFePO4) 和标准锂离子电池的电压阈值

参数

说明

测试条件

最小值

典型值

最大值

单位
VBAT_SHORT_RISE_LFP 磷酸铁锂的 VBAT 短路上升阈值 短路至涓流，VBATREG = 3.6V 1.1 1.2 1.3 V
VBAT_SHORT_RISE VBAT 短路上升阈值 短路至预充电，VBATREG = 4.05V/4.15V/4.2V 2.05 2.2 2.35 V
VBAT_SHORT_FALL_LFP 磷酸铁锂的 VBAT 短路下降阈值 涓流至短路，VBATREG = 3.6V 0.9 1 1.1 V
VSHORT_FALL VBAT 短路下降阈值 预充电至短路，VBATREG = 4.05V/ 4.15V/4.2V 1.85 2 2.15 V

按照电池数据表，若允许在低电压下充电，但电池内部短路时，充电器可能无法将电压恢复至预充电与快速充电电压转换点以上。预充电电流是快速充电电流的百分比，对于 BQ2530x 器件，其值为快速充电电流的 10%。若电池在预充电电流作用下未能恢复，充电器可通过预充电安全计时器检测到潜在不安全电池并停止充电。

表 3 BQ25308 安全计时器
参数

说明

测试条件

最小值

典型值

最大值

单位
tSAFETY_FAST 充电安全计时器 快速充电安全计时器 20 小时 15 20 24 hr
tSAFETY_PRE 充电安全计时器 预充电安全计时器 1.5 2 2.5 hr

当使用具有主机控制和电源路径管理功能的 I2C 充电器时，允许充电的决策可由主机作出，因此选择具备电量耗尽充电抑制功能的充电器并非关键。

参考资料

  1. 德州仪器 (TI), 具有电量耗尽充电抑制功能的 BQ25308 独立型 1 节、17V、3.0A 电池充电器，数据表。
  2. LI，H.-F.，GAO，J.-K. 和 ZHANG，S.-L. (2008)，过放电对锂离子电池膨胀和充电性能的影响。 Chin. J. Chem.，26：1585-1588. https://doi.org/10.1002/cjoc.200890286，网页。
  3. C. Chen，G. He，J. Cai，Z. Zhao 和 D. Luo，“调查便携式电子产品中锂离子电池铜枝晶现象的过放电故障”，2019 年第 22 届欧洲微电子与封装会议暨展览会 (EMPC)，意大利比萨，2019 年，第 1-6 页，doi：10.23919/EMPC44848.2019.8951808。
  4. 王功泉、平平、孔德鹏、彭荣琪、徐和、张悦、戴新怡和 Jennifer Wen，锂离子电池热失控建模方面的进步与挑战，《创新》2024 年第 4 期第 5 卷，100624，ISSN 2666-6758，https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100624，网页。