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鋰離子電池可復位電路保護設計新理念

發(fā)布時間:2012-03-26

中心議題:

  • 新型MHP器件的具體介紹
  • 鋰離子電池可復位電路保護新方法

解決方案:

  • 常用的雙通/雙斷接觸設計方案
  • 用于混合MHP器件的雙通/雙斷接觸設計


新型MHP器件
  

高倍率放電鋰離子電池應用市場的快速增長創(chuàng)造了對高性價比電路保護器件的需求,這些器件在30V直流電壓作用下可以提供30A+的保持電流。為滿足這種需求,一種將雙金屬保護器和PPTC(聚合物正溫度系數(shù))器件并行連接的混合型器件已被研發(fā)出來。由此產(chǎn)生的MHP(metal hybrid PPTC ,金屬混合PPTC)器件可提供一種可復位過流保護功能,同時還可利用PPTC器件的低阻抗特性來防止雙金屬保護器在更高電流下產(chǎn)生電弧放電?! ?br />
圖1顯示的是30A額定保持電流MHP器件的形狀和尺寸,這與典型的額定電流僅為15A的雙金屬保護器的尺寸是一樣的。此外,該器件其中的一面采用平角設計,這樣它可很緊湊地安裝在電池組各個標準18毫米直徑的鋰離子電池之間。
 


圖1 MHP器件的形狀和尺寸  


應用  

MHP電路保護器件為電池組設計師和制造商們提供了一種可以優(yōu)化空間、降低成本和增強安全性的方法,該器件技術可針對各種不同的應用進行配置。具備更高電壓和保持電流的器件現(xiàn)正在開發(fā)之中,未來的設計考慮因素包括用于無繩電動工具,電動自行車、電動摩托車、輕型電動車(LEVs)、備用電源應用中的鋰離子電池組中的電池保護,以及諸如電動機保護等非電池應用?! ?br />
設計理念  

測試數(shù)據(jù)顯示一個典型雙金屬保護器和聚合物PTC集成在一起時,比如PolySwitch RXEF050器件,如何能夠為陶瓷PTC和雙金屬保護器組合提供類似的閉鎖優(yōu)勢,同時在更高的電流下提供額外的消弧功能?! ?br />
由于雙金屬觸點的低接觸阻抗,在正常操作下電流會流經(jīng)雙金屬觸點。當出現(xiàn)諸如電動工具轉子鎖定這樣的異常事件時,電路中就會產(chǎn)生更高的電流,使雙金屬觸點打開,其接觸電阻也隨之升高。此時,電流就會分流到具備更低阻抗的PPTC器件上,同時也加熱雙金屬,使其打開并保持在鎖定的狀態(tài), 從而有助于防止各觸點之間電弧的產(chǎn)生。請參考圖2。
 


圖2 常用的雙通/雙斷接觸設計  

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更小接觸面積和更低阻抗  

如圖3所示,為了縮減器件尺寸,MHP器件采用一種被稱為“雙通(double-make)”或“雙斷(double-break)”的設計作為接觸方式,。與典型的雙金屬保護器相比,該技術可提供如下幾個優(yōu)點:由于電流流通路徑非常短,所以該器件具有非常低的阻抗;只有在接觸點才能產(chǎn)生熱量,可以使用熱控制從而取得精確熱激活;它促進了小型保護器件的使用。
 


圖3 用于混合MHP器件的雙通/雙斷接觸設計

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