近年來，從行動電話、PDA等為代表的攜帶式電子產品，進而到筆記型電腦、VTR等等皆急遽的開始採用鋰離子二次(可再充電)電池。這是因為，鋰離子二次電池能符合攜帶式電子產品在小型、輕量及長時間使用上的需要。然而，另一方面，鋰離子二次電池需要過充和過放等的保謢，所以，通常在電池包裏會放置IC保護回路。筆者將會在後面，為讀者們介紹鋰離子二次電池保護用IC所扮演的角色以及對應於各直列接續數最適合的IC。

鋰離子二次電池保護IC的角色

鋰離子二次電池，會因為使用者的錯誤使用，而造成過充產生電池溫度上昇。再者，因為電解液的分解而產生瓦斯，使得內部壓力上昇，和金屬鋰等的釋出，而造成有起火及破裂的危險性。相反地，進行放電時，過放的場合下，會分解電解液，使得電池的特性產生劣化。

而為了避免過充及過放產生安全性的問題，以及防止電池特性的劣化，在鋰離子電池包中，放置了保護回路，這個回路的例子以(圖一)來表示。基本上，是由2個FET和專用的IC(以下稱為保護IC)所構成。保護IC的作用就在於監視著電池電壓，控制著２個FET的GATE，而FET，分別實行著控制過充和過放的功能。

《圖一　》

a.鋰離子二次電池保護用IC的基本動作：

關於鋰離子二次電池的保謢，必須具有以下3個保護的機能。

．過充的檢定：防止電池的特性劣化、起火及破裂。安全性的確保。

．過放的檢定：防止電池特性劣化。確保其耐久使用次數。

．過電流的檢定：防止FET的破壞。短路保護及確保搬運時的安全性。

以上3種保護，是以使用保護回路來實現，經由此種回路設計，進而謀求其電池包的安全性和信賴性上的提昇。

b.通常狀態：

在通常的狀態下，可自由的充放電。因而，像(圖二)所示，控制用的FET皆成為ON的狀態。為了有效地利用放電電流及充電電流、在FET裏，採用了小的ON抵抗的POWER MOS。

《圖二　》

c.過充保護動作：

過充保護，是指在達到某個電池電壓(以下稱為過充電檢出電壓)時，則禁止由充電器繼續充電。也就是說，將控制過充的FET變成OFF的狀態，停止充電電流的流動。電池包，如同(圖三)所示，將控制充電的FET的Gate成為OFF狀態，進而停止充電的動作。但是，過充檢出之後，負載上的放電必須是可行的才可以。

《圖三　》

過充檢出電壓的誤差值，一方面漸漸地提高電池的安全性（防止內壓上昇）另一方面，由於高容量的需求，進而要求提高其精確度。另外，過充電檢出，對應於脈衝充電及由於雜訊而發生的誤動作，因而需要延遲時間的設定。最近的保護IC，可以利用外接電容，而自由設定延遲時間。

d.過放保護動作：

過放保護動作，是在電池電壓變低時，停止負載上的放電。之後，等接續充電器後，再實行其充電的動作。電池包，如同(圖四)所示，將控制過放的FET的Gate變成OFF的狀態，禁止其放電。恰好與過充電檢出時的動作相反。

《圖四　》

由於過放檢出電壓以下，電池電壓不能再降低的緣故，因而徹底地要求保護用IC消費電流的極小化。再者，為了對應於脈衝放電，過放檢出裏設有延遲時間的情形也很多。

e.過電流保護動作：

過電流保護動作，是在消費大電流時，停止其對負載時的放電。此目的在於保謢電池及FET，和電池包運送時其安全性的確保。再者，過電流檢出，是將FET的ON電阻當成sense電阻處理，監視其電壓的下降情形。若比所定的電壓（過電檢出電壓）還高，則立即停止其放電動作。過電流檢出電壓(圖五)，因為在降低FET的ON電阻的競爭上，進而更要求其高精度化。

《圖五　》

並且，過電流檢出，必需設置延遲時間。若沒有延遲時間，當容量裏有突然的電流流入時，會檢測出過電電流，而使得放電停止。因此，近來的保護IC，皆分為在短路時和有突然電流流入時兩種不同階段的檢出。過電流檢出之後，若與負載脫離，會回復其通常狀態，可以再實行其充放電的功能。

鋰離子二次電池保護IC的種類

鋰離子二次電池包，在驅動攜帶式電子產品的電池上所使用的保護IC皆不相同。(表一)所列出的是，根據其直列接續數所應用的產品。

《表一　各種電池包的用途和保護IC》

以Seiko instruments的保護IC為例，其過充電檢出電壓的精準度為±２５mV(溫度=２５℃)，算是非常高精度化，另外，當Power down時的消費電流也小到只有0.14μA(溫度為-40℃~85℃)，全部採用以往的實績所培育出的技術，以確保其高信賴性（過充電補助檢出電壓），因此，非常適於強調安全性的鋰離子電池所使用的保護用IC。再者，由於採用小型包裝，且外接零件也減少的情況下，極為有利於電池包的小型及薄型化的要求。

鋰離子二次電池保護IC的未來

a.保護機能的檢討：

並非皆需具備過充、過放及過電流保護的機能，例如，劃分其機能，將來，也許會採用只有過放電保護機能的保護IC，構成其保護回路。

b.過充電檢出電壓更高精度化：

為了提高電池包的安全性以求更且大容量化，因而十分要求過充電檢出電壓的高精度化。現在，±25mV(溫度＝25℃的條件下)，為精準度最高，但往後在其溫度範圍內，會被要求同樣能達到最高精準。

c.Low Cost及高安全性：

在保護回路上，正以重視成本及重視安全性等二極化進行。在這種情形下，未來可劃分為：保護IC及Reset IC等單品IC所製成的簡略化的東西，和使用專用IC等二大形態。

d.控制IC和外部FET的One Package IC化：

在考慮空間的情況下，將控制IC和外接FET採用One Package IC化，是有利的作法。但是，由於FET能選擇的範圍有限，再加上FET的熱影響會產生控制系統的誤動作和破壞等情形，基於在安全性的考量，採用One Package IC化，不會是最佳的選擇。

e.汽車用保護IC：

鋰離子二次電池的最大市場為汽車電池的市場。與攜帶式電子產品相比較，由於容量變大，因此其安全性的要求會更加強烈，以往的保護機能可能有所不足，因此，如何對應其變化，是今後重要的課題。

f.次世代二次電池用保護IC：

目前各家電池廠商，皆快速的開發次世代二次電池(Lithium Ion Polymer)，並宣稱最後將會不需要使用保護回路。但是，並非馬上真的不需要保護回路，只是，變成使用只具有一部分的保護機能的保護回路，因而可以推想，今後保護用IC會有簡化的趨勢。