鋰電池過充電路保護中MHP-TA和PPTC起到什麼作用?
發布時間:2014-12-17 責任編輯:sherryyu
【導讀】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)。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)。那(na)麼(me)在(zai)鋰(li)電(dian)池(chi)過(guo)衝(chong)電路保護中MHP-TA和PPTC起到什麼作用?
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、chaojibenjibijibendiannaojihurenshoubibei,erweizhexiedianzichanpintigongnengliangdezeshililizidianchi。suizhedianzichanpinyingyonggongnengderiyiqiangda,duiyulidianchideyaoqiuyeyuelaiyuegao,rongliangda,tijixiaoerqiebo,zhejiushidelidianchidenengliangmiduyuelaiyuegao,duianquandeyaoqiuyejiugenggaole。rongliangdezengdadaozhichongdianshijianzengjia,jingchangxuyao4、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。
最近,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)。
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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,充(chong)電(dian)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)會(hui)調(tiao)節(jie)充(chong)電(dian)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)滿(man)足(zu)鋰(li)電(dian)池(chi)的(de)充(chong)電(dian)特(te)性(xing)。不(bu)同(tong)鋰(li)電(dian)池(chi)的(de)化(hua)學(xue)特(te)性(xing)不(bu)同(tong),因(yin)此(ci)充(chong)放(fang)電(dian)性(xing)能(neng)及(ji)安(an)全(quan)性(xing)能(neng)也(ye)就(jiu)不(bu)同(tong),有(you)的(de)電(dian)池(chi)芯(xin)適(shi)合(he)大(da)電(dian)流(liu)充(chong)放(fang)電(dian),而(er)有(you)些(xie)電(dian)池(chi)芯(xin)可(ke)以(yi)耐(nai)高(gao)電(dian)壓(ya),所(suo)以(yi),采(cai)用(yong)何(he)種(zhong)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)方(fang)式(shi)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)鋰(li)電(dian)池(chi)芯(xin)的(de)具(ju)體(ti)特(te)性(xing)。提(ti)高(gao)充(chong)電(dian)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)可(ke)以(yi)在(zai)恒(heng)流(liu)階(jie)段(duan)提(ti)高(gao)充(chong)電(dian)功(gong)率(lv),實(shi)現(xian)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)。
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。
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。

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,TE的應用工程師可以為您提供最優的鋰離子電池二級保護解決方案。
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