리튬 배터리 보호 및 해당 트렌치 MOSFET의 응용 원리 분석

2026,01,16

리튬 배터리 보호의 작동 원리 분석

리튬 배터리를 사용하는 동안 과충전, 과방전, 과열, 과전류, 단락 및 영구 고장 등 여러 가지 문제가 발생하기 쉽습니다. 따라서 리튬 배터리를 적용하려면 리튬 배터리 보호 회로를 추가해야 합니다. 리튬 배터리 보호 회로에서 MOSFET은 충전 회로, 방전 회로, FUSE 제어 회로의 세 위치에 적용될 수 있습니다.

리튬 배터리 보호 회로의 원리 분석은 다음과 같습니다(리튬 보호 칩 R5421을 예로 사용).

R5421 리튬 보호 칩은 보호 회로의 현재 전압, 전류, 시간 및 기타 매개 변수를 감지하여 전계 효과 트랜지스터의 스위칭 상태를 제어합니다. 일반적인 응용 회로는 다음과 같습니다.

R5421 칩의 핀 기능은 다음과 같이 설명됩니다.

리튬 배터리 보호 체계 비교

1. 보호 IC + MOSFET + 퓨즈

보호 IC와 MOSFET 튜브의 조합은 과충전, 과방전, 과전류 및 단락으로부터 보호하도록 설계되었습니다. FUSE는 과열 문제로부터 보호하는 데 사용됩니다. 퓨즈에는 온도 퓨즈, 일반 전류 퓨즈, 완속 차단 전류 퓨즈의 세 가지 유형이 있습니다. 온도 퓨즈는 과열로 인한 화재 및 폭발로부터 배터리 셀을 효과적으로 보호할 수 있으며 비용도 저렴합니다. 그러나 전류 크기, 환경 온도, 회로 기판 온도 및 배터리 셀 온도의 영향으로 온도 퓨즈가 오작동하기 쉽습니다. 온도 퓨즈의 복구 불가능 특성으로 인해 이 솔루션의 적용에는 특정 제한이 있습니다.

일반 전류 퓨즈는 가격이 저렴하지만, 배터리 셀의 온도를 감지할 수 없기 때문에 배터리가 단락되면 퓨즈가 끊어져 배터리가 폐기되기 쉽습니다. 이 솔루션은 저가형 리튬 배터리에 적용됩니다.

저속 차단 전류 퓨즈의 작동 시간은 과전류 보호를 위한 보호 IC + MOSFET 튜브 조합의 작동 시간보다 깁니다. 이를 통해 기본 보호 장치인 보호 IC + MOSFET 튜브 조합이 첫 번째 보호 수준으로 기능하고 과전류 동안 전류 퓨즈의 동작을 트리거하지 않도록 보장합니다. 그러나 이 솔루션은 배터리 셀의 과충전 보호에는 효과적이지 않습니다.

2. 보호 IC + MOSFET + PTC/MHP

1차 보호(보호 IC 및 MOSFET 트랜지스터 포함)가 실패하는 경우에도 리튬 배터리가 안전하게 충전 및 방전될 수 있도록 일련의 수동 보호 구성 요소가 회로에 추가됩니다. 이러한 구성 요소는 복구 가능한 퓨즈(PTC 또는 MHP)를 사용하여 배터리 셀의 온도를 감지합니다. 온도가 비정상적으로 상승하면 PTC나 MHP가 즉시 저항성이 높아져 배터리의 충방전이 차단되어 리튬 배터리의 발화나 폭발을 방지할 수 있습니다.

3. 이중 보호 IC + MOSFET

보호를 위해 이중 능동 장치를 사용하면 보호 구성 요소의 신뢰성을 향상시키고 보호 구성 요소의 고장 확률을 줄일 수 있습니다. 그러나 이 보호 메커니즘은 과열 보호 측면에서 그다지 효과적이지 않습니다.