นิสชินโบ่ พัฒนาไอซีความละเอียดสูง เพื่อแบตเตอรี่ลิตยูเมียนที่ปลอดภัยกว่า

ในโลกดิจิทัลที่เพิ่มมากขึ้น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้กลายเป็นเส้นเลือดใหญ่ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ ขับเคลื่อนทุกสิ่งตั้งแต่สมาร์ทโฟนและแล็ปท็อปไปจนถึงรถยนต์ไฟฟ้าและอุปกรณ์ทางการแพทย์ อย่างไรก็ตาม แหล่งพลังงานที่มีความหนาแน่นสูงเหล่านี้ต้องการกลไกการป้องกันที่ซับซ้อนเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและอายุการใช้งานที่ยาวนาน

วงจรรวมเฉพาะทางทำหน้าที่เป็นแนวป้องกันด่านแรกจากอันตรายที่อาจเกิดขึ้นกับแบตเตอรี่ IC ป้องกันเหล่านี้ตรวจสอบพารามิเตอร์หลักแบบเรียลไทม์ ป้องกันสภาวะอันตรายที่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์และความปลอดภัยของผู้ใช้

เมื่อเซลล์ลิเธียมไอออนเกินขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่ออกแบบไว้ ปฏิกิริยาทางเคมีที่ไม่สามารถย้อนกลับได้อาจเกิดขึ้นได้ IC ป้องกันจะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของเซลล์อย่างต่อเนื่อง ขัดจังหวะการชาร์จทันทีเมื่อถึงเกณฑ์ วงจรขั้นสูงบรรลุความแม่นยำในการตรวจจับภายใน ±25mV ทำให้สามารถชาร์จได้อย่างเหมาะสมที่สุดในขณะที่ยังคงรักษาความปลอดภัย

การคายประจุอย่างลึกซึ้งอาจทำให้เคมีของแบตเตอรี่เสียหายอย่างถาวร IC ป้องกันจะป้องกันสิ่งนี้โดยการตัดการเชื่อมต่อโหลดเมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงต่ำกว่าระดับที่ปลอดภัย การใช้งานสมัยใหม่มีกระแสไฟนิ่งต่ำเป็นพิเศษ (มักจะต่ำกว่า 1μA) เพื่อลดการใช้พลังงานสแตนด์บาย

ด้วยความต้องการพลังงานของอุปกรณ์ที่เพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณ การตรวจสอบกระแสไฟจึงมีความซับซ้อนมากขึ้น มีวิธีการตรวจจับหลักสองวิธี: การตรวจจับแบบ FET สำหรับกระแสไฟปานกลาง และการตรวจจับแบบตัวต้านทานความแม่นยำสำหรับการใช้งานกระแสไฟสูงเกิน 5A

IC ป้องกันขั้นสูงจำนวนมากในปัจจุบันรวมการชดเชยอุณหภูมิ ปรับเกณฑ์การป้องกันตามสภาพแวดล้อม สิ่งนี้จะป้องกันการทริกเกอร์ที่ผิดพลาดในระหว่างการทำงานที่อุณหภูมิสูงเกินไปในขณะที่ยังคงรักษาขอบเขตความปลอดภัยที่เหมาะสม

วิวัฒนาการของเทคโนโลยีการป้องกันแบตเตอรี่มุ่งเน้นไปที่สามด้านหลัก:

• การวัดที่แม่นยำ: วงจรอะนาล็อก CMOS สมัยใหม่บรรลุความแม่นยำในการตรวจจับแรงดันไฟฟ้าภายใน ±20mV ทำให้สามารถชาร์จได้รุนแรงขึ้นโดยไม่กระทบต่อความปลอดภัย
• ประสิทธิภาพพลังงาน: การออกแบบวงจรที่เป็นนวัตกรรมใหม่ช่วยลดกระแสไฟในการทำงานให้อยู่ในระดับนาโนแอมแปร์ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ IoT ที่เปิดอยู่ตลอดเวลา
• ความหนาแน่นของการรวม: เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงช่วยให้โซลูชันการป้องกันที่สมบูรณ์ในขนาดเล็กกว่า 2 มม.² ซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานแบบสวมใส่ที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่

หมวดหมู่อุปกรณ์ต่างๆ ต้องการกลยุทธ์การป้องกันที่ปรับแต่ง:

• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค: สมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตให้ความสำคัญกับขนาดที่กะทัดรัดและการใช้พลังงานที่ต่ำเป็นพิเศษ
• เครื่องมือกำลังสูง: การใช้งานในอุตสาหกรรมต้องการการจัดการกระแสไฟที่แข็งแกร่งสูงสุด 30A พร้อมการจัดการความร้อนที่แม่นยำ
• อุปกรณ์ทางการแพทย์: ความน่าเชื่อถือและการทำงานที่ปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญที่สุด ซึ่งมักจะต้องใช้วงจรป้องกันซ้ำซ้อน
• ยานยนต์ไฟฟ้า: ชุดแบตเตอรี่หลายเซลล์ต้องการการปรับสมดุลเซลล์ที่ซับซ้อนควบคู่ไปกับฟังก์ชันการป้องกันขั้นพื้นฐาน

แนวโน้มที่เกิดขึ้นใหม่ ได้แก่:

• การรวม IC ป้องกันเข้ากับระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS)
• การนำอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องมาใช้เพื่อการป้องกันเชิงคาดการณ์
• การพัฒนาสถาปัตยกรรมวงจรที่ซ่อมแซมตัวเอง
• การนำสารกึ่งตัวนำแบบ wide-bandgap มาใช้สำหรับการใช้งานแรงดันไฟฟ้าสูง

เนื่องจากเทคโนโลยีแบตเตอรี่ยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง IC ป้องกันจะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในการเปิดใช้งานโซลูชันการจัดเก็บพลังงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในทุกภาคส่วนของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์