Schutz-ICs für Lithium-Ionen-Akkus

PRODUKT NEWS STROMVERSORGUNG LADETECHNIK

Ricoh hat die Schutz-ICs R5441 und R5443 für Lithium-Ionen-Akkus in einem Wafer-Level-Chipscale-Gehäuse (WLCSP) auf den Markt gebracht. Diese ICs wurden laut Hersteller speziell für die Verwendung in wiederaufladbaren Smart Watches, drahtlosen Hörgeräten, Fitnesstrackern und anderen kleinen mobilen Geräten entwickelt.



Das R5443 ist die kleinste Version und besitzt eine Platinengröße von 1,05 mm2 und eine Dicke von 0,36 mm. Ein wichtiges Detail der R5441/R5443 ist, dass der Stromverbrauch der ICs. Im Normalbetrieb beträgt der Stromverbrauch 3,5 µA bzw. 2,5 µA. Sobald die Akkuspannung unter den Schwellenwert für die Überentladespannung fällt, wechselt das Produkt in einen Standby-Modus und deaktiviert mehrere interne Schaltkreise zum Senken des Stromverbrauchs auf 0,04 µA, wodurch eine weitere Entladung des Akkus auf ein Minimum reduziert wird.

 

Bei bestimmungsgemäßer Verwendung sind Lithium-Ionen-Akkus im Allgemeinen sicher, können im Fall einer internen oder mechanischen Fehlfunktion jedoch zu einer möglichen Gefahrenquelle werden. Es kann zu Überhitzung, Rauchaustritt oder Schlimmerem kommen; aus diesem Grund überwacht der Schutz-IC die Lade- und Entladeprozesse und unterbricht diese, sobald der Prozess Gefahr läuft, den sicheren Betriebsbereich der Akkuzelle zu verlassen. Die folgenden Prozesse werden überwacht:

  • Überladespannung: Die Akkuspannung übersteigt für einen bestimmten Zeitraum den Ladegrenzwert.
  • Überentladespannung: Die Akkuspannung übersteigt für einen bestimmten Zeitraum den Entladegrenzwert.
  • Überentladestrom: Der Akkustrom übersteigt für einen bestimmten Zeitraum den Entladegrenzwert.
  • Überladestrom: Der Akkustrom übersteigt für einen bestimmten Zeitraum den Ladegrenzwert.
  • Kurzschlussstrom: Der Akkustrom übersteigt für einen bestimmten Zeitraum den Entladegrenzwert für Kurzschlüsse.

Sowohl der R5441 als auch der R5443 bieten eine Schwellenwertgenauigkeit für Überladespannungen von ±10 mV. Dieser Funktion liegt die Idee zugrunde, die Ladespannung zu erhöhen, während die Sicherheitsstufe beibehalten wird. Infolgedessen wird die Akkuspannung um 40 mV erhöht und die Akkulebensdauer verlängert, was vor allem für Anwendungen mit geringen Akkukapazitäten eine Rolle spielt.

 

Für die Stromerkennung verwenden der R5441 und der R5443 einen externen Strommesswiderstand. Dieser Widerstand kann mit bevorzugten Widerstandswert und Genauigkeitsgrad bestellt werden.

 

Der R5441 verfügt über einen zusätzlichen Schaltkreis zur Temperaturüberwachung des Akkupacks durch Anschluss eines externen NTC-Widerstands an den TIN-Kontakt. Wird eine Übertemperatur erkannt, wird der Lade- oder Entladeprozess unterbrochen. Es ist möglich, verschiedene Temperaturschwellenwerte für Überladung und Überentladung festzulegen.

 

Optionale Funktionen:

  • Optionale Sperr- und automatische Freigabefunktionen für die Überwachungsschaltkreise für Überladung und Überentladung sind verfügbar. Eine Sperrfunktion unterbricht den Lade- oder Entladeprozess so lange, bis ein Verbraucher oder ein Ladegerät angeschlossen wird. Die automatische Freigabefunktion gibt die Unterbrechung unter derselben Bedingung frei, sowie wenn die Freigabeschwelle überschritten wird.
  • Schaltzeitverzögerungen sind intern festgelegt und bedürfen keiner externen Komponenten.
  • Mit der 0-V-Akkuladefunktion ist es möglich, das Aufladen zu verhindern, wenn die Akkuspannung unter den Tiefentladungsschwellenwert fällt. In so einem Fall würde es sehr lange dauern, den Akku zu laden, und/oder es könnte zu einer übermäßigen Wärmeentwicklung kommen.

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