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TE新一代鋰離子電池保護方案

發布時間:2013-01-24 責任編輯:hedyxing

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

當鋰離子電池變得更強大、更輕便、更環保時,它們也需要比鎳鎘電池更嚴格的安全設計,同時為應對高功率應用鋰電池設計而出現的各種新興安全標準將需要更高水平的保護方案。

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用的保護方案,而許多高能量放電鋰離子應用中的傳統電路保護技術往往比較大型、復雜或昂貴。其中一種方案是將芯片和金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFETS)結合使用。另一種設計技術可以在需要30A以上保持電流的直流電源應用產品上采用常規雙金屬保護器。但是,接觸面積必須足夠大才能應對這種大電流。此外由于接觸面間產生的電弧可能會造成接觸面損傷,因此開關周期次數必須是有限的。

2010年11月,TE電路保護部推出了金屬混合PPTC(MHP)。這款MHP器件解決了市場上對高性價比電路保護器件的需求,可以取代或幫助減少在一些復雜IC/FET電池保護設計中使用的放電場效應管和附屬的散熱器的數量。本質上講,該產品為新興的高速率放電鋰離子電池應用提供了節省空間、成本降低和保護增強的優勢。這款新型混合器件將雙金屬保護器與PPTC器件并聯,提供了可復位過流保護,同時利用PPTC元件的低阻抗來幫助抑制雙金屬保護器在高電流下產生的電弧。

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。當一個故障情況發生時,例如轉子堵轉時,電路中將產生很高的電流,導致雙金屬片觸點打開,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接觸點,因此抑制了接觸點之間電弧的產生。當電流分流到PPTC器件時,它的電阻迅速增加到比接觸電阻還要高,從而PPTC發熱。當接觸點打開之后,PPTC器件開始加熱雙金屬片,并使其保持打開狀態直到過流故障結束或電源關閉。
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