"نیشینبو" برای باتری های لیتیومیون ایمن، آی سی های با دقت بالا را توسعه می دهد

در دنیای فزاینده دیجیتال ما، باتری‌های لیتیوم یونی به شریان حیاتی وسایل الکترونیکی مدرن تبدیل شده‌اند و از تلفن‌های هوشمند و لپ‌تاپ‌ها گرفته تا وسایل نقلیه الکتریکی و دستگاه‌های پزشکی را نیرو می‌دهند. با این حال، این منابع انرژی متراکم به مکانیسم‌های حفاظتی پیچیده‌ای نیاز دارند تا ایمنی و طول عمر را تضمین کنند.

مدارهای مجتمع تخصصی به عنوان خط مقدم دفاع در برابر خطرات احتمالی باتری عمل می‌کنند. این آی‌سی‌های حفاظتی پارامترهای کلیدی را در زمان واقعی نظارت می‌کنند و از شرایط خطرناکی که می‌تواند عملکرد دستگاه و ایمنی کاربر را به خطر بیندازد، جلوگیری می‌کنند.

هنگامی که سلول‌های لیتیوم یونی از محدودیت‌های ولتاژ طراحی شده خود فراتر می‌روند، واکنش‌های شیمیایی برگشت‌ناپذیری می‌توانند رخ دهند. آی‌سی‌های حفاظتی به طور مداوم ولتاژ سلول را نظارت می‌کنند و در صورت رسیدن به آستانه‌ها، شارژ را فوراً قطع می‌کنند. مدارهای پیشرفته به دقت تشخیص در محدوده ±25mV دست می‌یابند و امکان شارژ بهینه را در عین حفظ ایمنی فراهم می‌کنند.

تخلیه عمیق می‌تواند به طور دائم به شیمی باتری آسیب برساند. آی‌سی‌های حفاظتی با قطع بارها زمانی که ولتاژ به زیر سطوح ایمن می‌رسد، از این امر جلوگیری می‌کنند. پیاده‌سازی‌های مدرن دارای جریان سکون فوق‌العاده کم (اغلب زیر 1 میکروآمپر) هستند تا مصرف برق در حالت آماده‌به‌کار را به حداقل برسانند.

با افزایش تصاعدی نیازهای برق دستگاه، نظارت بر جریان به طور فزاینده‌ای پیچیده شده است. دو روش اصلی تشخیص وجود دارد: حسگر مبتنی بر FET برای جریان‌های متوسط و حسگر مبتنی بر مقاومت دقیق برای کاربردهای جریان بالا که از 5 آمپر فراتر می‌روند.

بسیاری از آی‌سی‌های حفاظت پیشرفته اکنون شامل جبران دما هستند و آستانه‌های حفاظت را بر اساس شرایط محیطی تنظیم می‌کنند. این امر از راه‌اندازی‌های نادرست در طول عملکرد در دمای شدید جلوگیری می‌کند و در عین حال حاشیه ایمنی مناسب را حفظ می‌کند.

تکامل فناوری حفاظت از باتری بر سه حوزه کلیدی متمرکز شده است:

• اندازه‌گیری دقیق:مدارهای آنالوگ CMOS مدرن به دقت تشخیص ولتاژ در محدوده ±20mV دست می‌یابند و پروفایل‌های شارژ تهاجمی‌تری را بدون به خطر انداختن ایمنی امکان‌پذیر می‌کنند.
• بهره‌وری انرژی:طراحی‌های مدار نوآورانه، جریان عملیاتی را به سطوح نانوآمپر کاهش می‌دهند، که به ویژه برای دستگاه‌های همیشه روشن اینترنت اشیا (IoT) حیاتی است.
• تراکم یکپارچه‌سازی:فناوری‌های بسته‌بندی پیشرفته راه‌حل‌های حفاظتی کاملی را در ردپای زیر 2 میلی‌متر مربع امکان‌پذیر می‌کنند که برای کاربردهای پوشیدنی با فضای محدود ضروری است.

دسته‌بندی‌های مختلف دستگاه‌ها به استراتژی‌های حفاظتی متناسب نیاز دارند:

• الکترونیک مصرفی:تلفن‌های هوشمند و تبلت‌ها اندازه جمع و جور و مصرف برق فوق‌العاده کم را در اولویت قرار می‌دهند.
• ابزارهای پرقدرت:کاربردهای صنعتی به هندلینگ جریان قوی تا 30 آمپر با مدیریت حرارتی دقیق نیاز دارند.
• دستگاه‌های پزشکی:قابلیت اطمینان و عملکرد ایمن در اولویت قرار دارد و اغلب به مدارهای حفاظتی اضافی نیاز است.
• وسایل نقلیه الکتریکی:مجموعه‌های باتری چند سلولی علاوه بر عملکردهای حفاظتی اساسی، به تعادل سلولی پیچیده نیاز دارند.

روندهای نوظهور عبارتند از:

• ادغام آی‌سی‌های حفاظت با سیستم‌های مدیریت باتری (BMS)
• پیاده‌سازی الگوریتم‌های یادگیری ماشینی برای حفاظت پیش‌بینی‌کننده
• توسعه معماری‌های مدار خود ترمیم‌شونده
• استفاده از نیمه‌رساناهای باند وسیع برای کاربردهای ولتاژ بالا

با ادامه تکامل فناوری باتری، آی‌سی‌های حفاظت نقش فزاینده‌ای حیاتی در فعال کردن راه‌حل‌های ذخیره‌سازی انرژی ایمن‌تر و کارآمدتر در تمام بخش‌های صنعت الکترونیک ایفا خواهند کرد.