EDN China > 技术文章 > 电源技术 > 电池充放电控制 > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

快充让锂电池保护元件化敌为友

何一品?? AEM产品经理?? 2015年11月23日 ?? 收藏0
锂电池是目前能量密度很高而且很轻的电池,但是由于化学特性非常活跃,所以本身因为有安全保护的需要,而增加充放电保护电路。充放电保护电路关键元件——Mosfet也有一定比率的短路失效,如果锂电池产量并不大,那么这个效果就不会体现出来。但是锂电池的需求量非常大,仅2014年全球小型锂电池出货量就达56亿颗。在这么巨大的出货量面前,即使1ppm的概率风险,那也是平均有5600次/年的危险事件可能发生。所以在主保护电路之外,再加一个二次保护,进一步降低风险。在二次保护的元器件中,一般只用一颗元件,有用一次性断保险丝的,也有用PTC的,还有用温度保险丝等多种元件。用了PTC就不用保险丝(fuse),用了保险丝(fuse)就不用PTC,保护器件是相互竞争关系,就好像不同的等位基因争夺染色体上同一个位置一样。但是由于各种保护元件并非是全面胜出,所以形成了多种元件并存的局面,满足各种不同的应用需求。

图1

但是随着智能手机快速普及,手机电池容量越来越大,出现了快速充电的需求,目前已经有多个标准如OPPO Vooc标准,高通的QC 2.0标准,MTK的Pump Express Plus的标准横出于世。在快速充电的情况下,在前30分钟内的电流会很大,一般会达到3A左右。

图2

在快速充电前30分钟的大电流冲击下,伴随着发热和温升,将改变锂电池的二次保护元件的竞争局面,取而代之的将是合作模式:PTC+fuse形成一个保护组合。

图3

首先,PTC+fuse可以互补温度保护和过流保护。PTC具有温度保护功能,但是由于温度折减比率比较高,所以选择规格比较大,相对过电流保护能力就弱了一些,而且PTC动作速度较慢。保险丝(fuse)对于温度不敏感,不能提供温度保护,但是温度折减比率也非常低,所以可以选择比较小的电流规格,相对过流保护能力强,而且动作速度快得多。

其次,PTC+fuse将会是通过UL2054的低成本解决方案。在大电流充电情况下,仅靠单一元件比较难通过UL2054的全部测试,因为每个元件都有一些优点和不足。第一,常用的PTC。因为充电电流很大,为了保证在快速充电而温升很高的情况下不动作,选择的规格必然会到1206 6A/7A。选择如此大的规格,锂电池在通过UL2054的LPS测试时就会碰到困难,因为很难在60秒内将电流限制在8A以下。第二,常用的保险丝(fuse)。最大的优点是对于温度不敏感,可以选择5A规格,<=5A规格保险丝极有利于锂电池通过UL2054 的LPS测试;但是因为本身对于温度不敏感,不具备过温保护功能,所以比较难通过UL2054的6V/1C和6V2C的滥充测试项目。第三,三端保险丝,虽然能够解决过温保护的温度,但是因为电流规格更大,高达10A/12A,也过不了LPS测试;而且成本很高。第四,有的厂商采用双IC方案,虽然效果比较好,但是成本比较高。如果将PTC和保险丝(fuse)相结合,首先依靠对温度不敏感的5A保险丝(fuse)轻松通过LPS、短路等测试项目;然后再依靠1206 6A/7A 的PTC通过6V/1C和6V2C的滥充等测试项目,整个方案成本很低。

最后,PTC+fuse的保护方案将较单一元件更安全。因为将两个元件组合在一起,相当于在二次保护之外又加了一次保护,对锂电池的安全性又加了一重保险,进一步大幅降低风险系数。


?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

锂电池? 快充?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈