- 提供鋰離子電池應(yīng)用可復(fù)位電路保護(hù)方案
- 傳統(tǒng)解決方案與 MHP 器件
- 將MHP 器件用于高倍率放電鋰離子電池組應(yīng)用
應(yīng)用于無線電動工具、電動自行車、后備電源等領(lǐng)域的大電流放電鋰離子電池快速增長的市場催生了對大電流（在30V直流電壓下，保持電流在30A以上）電路保護(hù)器件的需求。為了滿足該需求，泰科電子開發(fā)了一種新型的MHP保護(hù)器件。該器件由一個雙金屬保護(hù)器及一個 PPTC（聚合物正溫度系數(shù)）器件并聯(lián)而成。這種器件既能提供可復(fù)位的過電流保護(hù)保護(hù)功能，又可利用 PPTC 器件的低電阻特性來抑制雙金屬保護(hù)器在大電流條件下動作時產(chǎn)生電弧。
傳統(tǒng)解決方案與 MHP 器件
大電流電鋰離子電池組應(yīng)用需要穩(wěn)定、可靠的電路保護(hù)；但是，目前可用的傳統(tǒng)電路保護(hù)裝置普遍較大、較復(fù)雜或價格較高。有些電路保護(hù)設(shè)計(jì)結(jié)合使用 IC 和 MOSFET 或類似復(fù)雜方案；有些考慮在30A+工作電流的直流電應(yīng)用中采用雙金屬保護(hù)器，但必須用很大的觸點(diǎn)才能承受這么高的電流，結(jié)果導(dǎo)致保護(hù)裝置體積過大。此外，由于觸點(diǎn)之間產(chǎn)生電弧可能損壞觸點(diǎn)，所以還必須限制動作次數(shù)。
相比之下，泰科電子開發(fā)的新型 MHP 綜合器件可代替或減少某些復(fù)雜 IC/FET 電池保護(hù)設(shè)計(jì)中所用的放電 FET 及散熱器件。將MHP 器件用于高倍率放電鋰離子電池組應(yīng)用可減少空間占用，節(jié)約成本，提高保護(hù)性能。
工作原理
在正常狀態(tài)下，由于雙金屬片的電阻低，電流通過雙金屬片流過。在異常情況下，比如電動工具轉(zhuǎn)子閉鎖時，電路中將產(chǎn)生很高的電流，導(dǎo)致雙金屬觸點(diǎn)打開，其接觸電阻為大電流放電鋰離子電池應(yīng)用提供可復(fù)位電路保護(hù)的新方案增加。此時電流將通過低電阻的PPTC流過。流過PPTC的電流，不僅抑制了觸點(diǎn)之間電弧的產(chǎn)生，同時又加熱雙金屬片，使其保持在打開狀態(tài)和鎖定位置。這種集成設(shè)計(jì)滿足了大電流直流應(yīng)用中具有電弧抑制功能的可復(fù)位過流保護(hù)器件的要求。
如圖 1 所示，MHP 器件的動作步驟包括：
1、 在正常工作過程中，由于接觸電阻非常低，所以大部分電流將通過雙金屬。
2、 觸點(diǎn)開始打開，接觸電阻迅速上升。當(dāng)接觸電阻高于PPTC 器件電阻時，大部分電流將分流至 PPTC器件，流經(jīng)觸點(diǎn)的電流會很少或完全沒有，從而防止觸點(diǎn)之間產(chǎn)生電弧。當(dāng)電流分流至 PPTC 器件時，其電阻迅速上升，并達(dá)到遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于接觸電阻的水平，使 PPTC 溫度上升。
觸點(diǎn)打開后，PPTC 器件開始對雙金屬進(jìn)行加熱，讓其保持打開狀態(tài)，直到過電流條件消失或電源關(guān)閉為止。PPTC器件的電阻要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于陶瓷PTC 器件電阻，也就是說即使觸點(diǎn)只打開一小部分，接觸電阻只是略有上升，電流也會被分流至 PPTC 器件，從而有效防止觸點(diǎn)產(chǎn)生電弧。一般情況下，陶瓷PTC 器件與聚合物PTC 器件的電阻相差約 10的兩次方(x10^2)。所以，電阻較高的陶瓷 PTC 裝置在抑制高電流電弧放電方面遠(yuǎn)不如聚合物 PTC 器件有效。
總結(jié)
本文通過對為大電流放電鋰離子電池應(yīng)用提供可復(fù)位電路保護(hù)的新方案的討論，提出了傳統(tǒng)解決方案與 MHP 器件的解決方案。將MHP 器件用于高倍率放電鋰離子電池組應(yīng)用可減少空間占用，節(jié)約成本，提高保護(hù)性能。因此，通過本文我們能找到可復(fù)位電路保護(hù)的解決途徑及思路。
