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TE新一代鋰離子電池保護(hù)方案

發(fā)布時間:2013-01-24 責(zé)任編輯:hedyxing

【導(dǎo)讀】便攜電池市場正在從傳統(tǒng)低功率便攜應(yīng)用向更高功率應(yīng)用發(fā)展。鋰離子電池的動力便攜應(yīng)用見證了這一趨勢,例如該產(chǎn)品在電動工具,機(jī)動車動力(如電動自行車)或備用電源(如太陽能電池板的備用系統(tǒng))上的應(yīng)用。

當(dāng)鋰離子電池變得更強(qiáng)大、更輕便、更環(huán)保時,它們也需要比鎳鎘電池更嚴(yán)格的安全設(shè)計(jì),同時為應(yīng)對高功率應(yīng)用鋰電池設(shè)計(jì)而出現(xiàn)的各種新興安全標(biāo)準(zhǔn)將需要更高水平的保護(hù)方案。

目前,市場上很少有對于額定值在30VDC/30A以上的高速率放電電池應(yīng)用的保護(hù)方案,而許多高能量放電鋰離子應(yīng)用中的傳統(tǒng)電路保護(hù)技術(shù)往往比較大型、復(fù)雜或昂貴。其中一種方案是將芯片和金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFETS)結(jié)合使用。另一種設(shè)計(jì)技術(shù)可以在需要30A以上保持電流的直流電源應(yīng)用產(chǎn)品上采用常規(guī)雙金屬保護(hù)器。但是,接觸面積必須足夠大才能應(yīng)對這種大電流。此外由于接觸面間產(chǎn)生的電弧可能會造成接觸面損傷,因此開關(guān)周期次數(shù)必須是有限的。

2010年11月,TE電路保護(hù)部推出了金屬混合PPTC(MHP)。這款MHP器件解決了市場上對高性價(jià)比電路保護(hù)器件的需求,可以取代或幫助減少在一些復(fù)雜IC/FET電池保護(hù)設(shè)計(jì)中使用的放電場效應(yīng)管和附屬的散熱器的數(shù)量。本質(zhì)上講,該產(chǎn)品為新興的高速率放電鋰離子電池應(yīng)用提供了節(jié)省空間、成本降低和保護(hù)增強(qiáng)的優(yōu)勢。這款新型混合器件將雙金屬保護(hù)器與PPTC器件并聯(lián),提供了可復(fù)位過流保護(hù),同時利用PPTC元件的低阻抗來幫助抑制雙金屬保護(hù)器在高電流下產(chǎn)生的電弧。

MHP器件的工作原理
MHP器件的工作原理

如上圖所示,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

過雙金屬片。當(dāng)一個故障情況發(fā)生時,例如轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時,電路中將產(chǎn)生很高的電流,導(dǎo)致雙金屬片觸點(diǎn)打開,其接觸電阻增加。

如果接觸電阻比PPTC器件的電阻高,大部分電流就會通過PPTC器件流過,沒有電流或很少的電流流經(jīng)接觸點(diǎn),因此抑制了接觸點(diǎn)之間電弧的產(chǎn)生。當(dāng)電流分流到PPTC器件時,它的電阻迅速增加到比接觸電阻還要高,從而PPTC發(fā)熱。當(dāng)接觸點(diǎn)打開之后,PPTC器件開始加熱雙金屬片,并使其保持打開狀態(tài)直到過流故障結(jié)束或電源關(guān)閉。
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