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鋰離子電池是一種高效的綠色能源。我們這里不去列舉鋰電的優點，僅討論鋰電應用的一個挑戰：安全性。不論是前些年的筆記本電腦自燃事件還是近來的手機爆炸事件，鋰電都是罪魁禍首。如果說筆記本電腦和手機的電池尺寸較小、造成的危害有限的話，那么將來當鋰電應用于電動汽車的時候，它一旦爆炸則后果可想而知。 實際上，鋰電正在從便攜產品向能源、工業和汽車領域擴散。新能源如風力發電和太陽能發電在全球都是迅速增長的熱點領域。美國政府近期為替代能源的研發投入了300億美元，中國政府也為新能源投入了大量資金并提供了優惠的政策。然而，這些能源由于其輸出功率的不穩定性，都需要儲電設備來配合，而高壓、大電流的鋰電池組是不錯的選擇。 在汽車制造業，混合動力汽車和純電動車發展迅速。ADI公司預測，未來5年內這些汽車的年復合增長率可達30%，而鋰電的應用將從目前的幾乎0%增長到50%。也就是說，鋰電在工業和汽車領域的應用才剛剛開始，10年后這個市場幾乎不可思量。 然而，除了上面提到的安全性之外，鋰離子電池與鎳氫電池相比還有一件麻煩事：鋰電池組中的每節電池都需要進行電壓和溫度監控，而且它們的充電狀態必須平衡。如果處理不好，鋰電池可能被損壞，而其后果同樣將十分嚴重——鋰電池非常昂貴。例如，一輛電動汽車大約需要100節鋰電池，總成本達到1萬美元。 可以看出，高壓鋰電池組的監控和保護不僅重要，而且比較復雜，成本也較高。如何實現可靠的監控保護并降低系統成本是一項挑戰，但同樣也是電子廠商的一個市場機會。ADI公司就瞄準了這個市場，剛剛推出了用于鋰電池保護系統的集成安全監控器。 ADI公司的鋰電池監控和保護系統如下圖所示。其中AD7280是主監控芯片，AD8280是輔助安全芯片。每組芯片可以監控并保護3 至6節鋰電池。它們是基于高壓放大器技術直接對鋰電池進行監測，通過菊花鏈的串聯形式將信號通過一個隔離器傳送到一個處理器。與過去的方法相比，這個系統可以節省大量的隔離器、處理器等器件，大幅降低系統成本和占位面積。該系統可以監控鋰電池的過壓、欠壓和過溫狀態，電壓全溫誤差僅為正負0.07%（-40到+85攝氏度）。AD7280與AD8280總的最大漏電流僅15微安。 
圖：ADI公司的鋰電池監控和保護系統 主監控器AD7280的框圖和參數如下圖所示。
圖：AD7280框圖
圖：AD7280關鍵指標 AD8280是ADI公司剛剛推出的新產品。它是一個安全監控器，配合主監控器AD7280工作，驗證主監控器的測量結果，是一個較低成本的冗余方案，為系統提供另一個決策依據。本文開頭闡述了鋰電池安全的重要性，所以這個冗余方案是必要的，它有助于OEM廠商滿足安全法規的要求，如ISO26262和IEC61508，以及汽車應用的AEC-Q100和EMI標準。 AD8280的原理和典型應用電路如下所示。
圖：AD8280電路
圖：AD8280菊花鏈連接 作者：郭慶春 來源：嵌入式公社 |
