- 提供鋰離子電池應用可復位電路保護方案
- 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用
應用于無線電動工具、電動自行車、后備電源等領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保護器件。該器件由一個雙金屬保護器及一個 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位的過電流保護保護功能，又可利用 PPTC 器件的低電阻特性來抑制雙金屬保護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用需要穩(wěn)定、可靠的電路保護；但是，目前可用的傳統(tǒng)電路保護裝置普遍較大、較復雜或價格較高。有些電路保護設計結(jié)合使用 IC 和 MOSFET 或類似復雜方案；有些考慮在30A+工作電流的直流電應用中采用雙金屬保護器，但必須用很大的觸點才能承受這么高的電流，結(jié)果導致保護裝置體積過大。此外，由于觸點之間產(chǎn)生電弧可能損壞觸點，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雜 IC/FET 電池保護設計中所用的放電 FET 及散熱器件。將MHP 器件用于高倍率放電鋰離子電池組應用可減少空間占用，節(jié)約成本，提高保護性能。
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，導致雙金屬觸點打開，其接觸電阻為大電流放電鋰離子電池應用提供可復位電路保護的新方案增加。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。這種集成設計滿足了大電流直流應用中具有電弧抑制功能的可復位過流保護器件的要求。
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、 觸點開始打開，接觸電阻迅速上升。當接觸電阻高于PPTC 器件電阻時，大部分電流將分流至 PPTC器件，流經(jīng)觸點的電流會很少或完全沒有，從而防止觸點之間產(chǎn)生電弧。當電流分流至 PPTC 器件時，其電阻迅速上升，并達到遠遠高于接觸電阻的水平，使 PPTC 溫度上升。
觸點打開后，PPTC 器件開始對雙金屬進行加熱，讓其保持打開狀態(tài)，直到過電流條件消失或電源關閉為止。PPTC器件的電阻要遠遠低于陶瓷PTC 器件電阻，也就是說即使觸點只打開一小部分，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用提供可復位電路保護的新方案的討論，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用可減少空間占用，節(jié)約成本，提高保護性能。因此，通過本文我們能找到可復位電路保護的解決途徑及思路。
