鋰離子電池可復位電路保護設計新理念

高倍率放電鋰離子電池應用市場的快速增長創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)器件并行連接的混合型器件已被研發出來。由此產生的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生電弧放電。　　

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正在開發之中，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。　　

設計理念　　

測試數據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勢，同時在更高的電流下提供額外的消弧功能。　　

由于雙金屬觸點的低接觸阻抗，在正常操作下電流會流經雙金屬觸點。當出現諸如電動工具轉子鎖定這樣的異常事件時，電路中就會產生更高的電流，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， 從而有助于防止各觸點之間電弧的產生。請參考圖2。

圖2 常用的雙通/雙斷接觸設計　　

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。