在鋰電池保護方案中,MHP-TA和PPTC有哪些作用?
發布時間:2015-03-18 責任編輯:xueqi
【導讀】鋰離子電池保護方案中,被動器件MHP-TA和PPTC的選型與客戶的應用條件、設計結構、測試標準等有著極其密切的聯係,且看本文針對MHP-TA和PPTC作用的介紹。
近年來,各種便攜式電子產品如雨後春筍般的出現在人們的日常生活中,手機、數碼相機、音樂播放器、平板電腦、超chao級ji本ben及ji筆bi記ji本ben電dian腦nao幾ji乎hu人ren手shou必bi備bei,而er為wei這zhe些xie電dian子zi產chan品pin提ti供gong能neng量liang的de則ze是shi鋰li離li子zi電dian池chi。隨sui著zhe電dian子zi產chan品pin應ying用yong功gong能neng的de日ri益yi強qiang大da,對dui於yu鋰li電dian池chi的de要yao求qiu也ye越yue來lai越yue高gao,容rong量liang大da,體ti積ji小xiao而er且qie薄bo,這zhe就jiu使shi得de鋰li電dian池chi的de能neng量liang密mi度du越yue來lai越yue高gao,對dui安an全quan的de要yao求qiu也ye就jiu更geng高gao了le。容rong量liang的de增zeng大da導dao致zhi充chong電dian時shi間jian增zeng加jia,經jing常chang需xu要yao4、5個小時才能充滿電,因此,各家手機製造商都在加緊研究開發快速充電技術。
去年年底,國內兩家知名手機製造商O和M先後推出了具有快速充電功能的新一代手機,O公司宣傳的閃充技術相比傳統充電速度提高4倍多,30分鍾可以充到75%電量,而且10分鍾充電就可以通話2個小時。而M公司的宣傳是1小時能充電60%,2.5小時充滿。不論實際充電效果如何,相信快速充電是大趨勢,很快越來越多的廠家都會推出快速充電的電子產品。
下麵我們先來看看鋰電池充電的原理。

兩種快速充電的分析
O公司的閃充是保持傳統的5V充電電壓,提高充電電流,大電流充電對於電池芯的要求高,可能會影響電池壽命,甚至導致電池發熱帶來安全隱患。因此,O公司與電池芯廠家聯合開發了適合大電流充電的鋰電池芯,而且采用多觸點、並聯方式分散電流,在充電電路及鋰電池上共采用了五級安全保護,保險絲也在其中,確保安全。
M公司的設計是采用了高通公司的Quick Charge 2.0技術,提高充電器輸出電壓及電流的方式來實現電池的快速充電,輸出電壓從5V提高到9V, 電流也從1A提高的1.6 A,下一代的規範會繼續將電流提高到2.0A。目前M公司推出的手機支持兩種標準的快速充電器,5V/2A (蘋果標準),1小時充電40%,3小時充滿;9V/1.2A(高通標準),1 小時充電60%,2.5小時充滿,效率提高15%。由(you)於(yu)高(gao)電(dian)壓(ya)的(de)充(chong)電(dian)對(dui)鋰(li)電(dian)池(chi)的(de)安(an)全(quan)保(bao)護(hu)要(yao)求(qiu)更(geng)高(gao),因(yin)此(ci),采(cai)用(yong)較(jiao)為(wei)保(bao)險(xian)的(de)小(xiao)電(dian)流(liu)方(fang)式(shi)充(chong)電(dian),速(su)度(du)略(lve)有(you)提(ti)高(gao)。相(xiang)信(xin)下(xia)一(yi)代(dai)產(chan)品(pin)將(jiang)會(hui)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu),大(da)幅(fu)提(ti)高(gao)充(chong)電(dian)速(su)度(du)。
不論是采用大電流/普通電壓、高電壓/普通電流還是高電壓/高電流,快速充電的本質是提高輸入功率,對於鋰電池來說, 都是需要研發適合大電流充電的電池芯,通過大電流充電來滿足快速充電的需求。
隨著對鋰電池容量的要求越來越高,鋰電池廠家也在加快新型電池的研發,額定充電電壓從傳統的4.2V提高到4.35V,目前又出現了4.4V充電電壓的鋰電池,容量進一步提高。而傳統的充電器輸出電壓為5V,chongdiankongzhidianluhuitiaojiechongdiandianyahedianliumanzulidianchidechongdiantexing。butonglidianchidehuaxuetexingbutong,yincichongfangdianxingnengjianquanxingnengyejiubutong,youdedianchixinshihedadianliuchongfangdian,eryouxiedianchixinkeyinaigaodianya,suoyi,caiyonghezhongkuaisuchongdianfangshiyaoqujueyulidianchixindejutitexing。tigaochongdianqideshuchudianyakeyizaihengliujieduantigaochongdiangonglv,shixiankuaisuchongdian。
下圖是鋰電池的快速充電的特性曲線:

鋰離子電池由於其自身特性,在過充電、過放電、短路等情況下極易發生安全事故,所以除IC+MosFET的一級保護外還應該有被動器件組成的二級保護,以最大限度地保證鋰離子電池的安全。
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如圖是典型的單節鋰離子電池保護電路。

下圖是鋰離子電池過充電測試的一個事例。可以看出充電過程中鋰離子電池芯內部溫度和電壓的變化情況,正常1C充電時,電池芯的溫度隨恒流充電慢慢升高,而隨恒壓階段電流減小慢慢降低,整個過程溫度可控,安全。當大電流(2C或以上)時,電池芯內部反應劇烈發生熱失控,溫度急劇升高而發生起火或爆炸。

因yin此ci,不bu論lun哪na種zhong方fang式shi的de快kuai速su充chong電dian,都dou是shi通tong過guo提ti高gao充chong電dian電dian流liu或huo功gong率lv來lai加jia速su鋰li電dian池chi芯xin內nei部bu的de反fan應ying來lai實shi現xian的de,必bi須xu通tong過guo更geng多duo的de保bao護hu來lai防fang止zhi由you於yu電dian池chi芯xin的de熱re失shi控kong而er引yin起qi的de起qi火huo甚shen至zhi爆bao炸zha。TE的PPTC和MHP-TA 可以有效地提供這種保護,MHP-TA是結合了雙金屬片和PPTC的溫度/電流保護器件,溫度保護更加精確,可以適用於電流較大、溫度保護要求更高的電子設備,如:智能手機、平板電腦、超級本、筆記本電腦等。MHP-TA及PPTC的特性及應用如下圖,緊貼電池芯的設計可以使MHP-TA和PPTC更好的感測電池溫度,當電池溫度異常升高時可以呈現高阻,阻礙電池的充放電電流,確保電池的安全使用。

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