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過流保護——鋰電池的快充保護應用

鋰電池是目前能量密度很高而且很輕的電池,但是由于化學特性非常活躍,所以本身因為有安全保護的需要,而增加充放電保護電路。充放電保護電路關鍵元件 Mosfet也有一定比率的短路失效,如果鋰電池產量并不大,那么這個效果就不會體現出來。但是鋰電池的需求量非常大,在這么巨大的出貨量面前,即使1ppm的概率風險,那也是平均有5600次/年的危險事件可能發生。

所以在主保護電路之外,再加一個二次保護,進一步降低風險。在二次保護的元器件中,一般只用一顆元件,有用一次性斷保險絲的,也有用PPTC自恢復保險絲的,還有用溫度保險絲等多種元件。以前用了PPTC就不用普通保險絲,用了普通保險絲就不用PPTC。由于各種保護元件并非是全面勝出,所以形成了多種元件并存的局面,滿足各種不同的應用需求。
一次性保險絲
 
但是隨著智能手機快速普及,手機電池容量越來越大,出現了快速充電的需求,目前已經有多個標準如OPPO Vooc標準,高通的QC 2.0標準,MTK的Pump Express Plus的標準橫出于世。在快速充電的情況下,在前30分鐘內的電流會很大,一般會達到3A左右。
 
在快速充電前30分鐘的大電流沖擊下,伴隨著發熱和溫升,將改變鋰電池的二次保護元件的競爭局面,取而代之的將是合作模式:PPTC自恢復保險絲與一次性保險絲形成一個保護組合。
 
PPTC自恢復保險絲與一次性保險絲可以互補溫度保護和過流保護。PTC具有溫度保護功能,但是由于溫度折減比率比較高,所以選擇規格比較大,相對過電流保護能力就弱了一些,而且PTC動作速度較慢。一次性保險絲對于溫度不敏感,不能提供溫度保護,但是溫度折減比率也非常低,所以可以選擇比較小的電流規格,相對過流保護能力強,而且動作速度快得多。
 
PPTC自恢復保險絲與一次性保險絲的保護方案將較單一元件更安全。因為將兩個元件組合在一起,相當于在二次保護之外又加了一次保護,對鋰電池的安全性又加了一重保險,進一步大幅降低風險系數。
 
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