锂离子电池可复位电路保护设计新理念

高倍率放电锂离子电池应用市场的快速增长创造了对高性价比电路保护器件的需求，这些器件在30V直流电压作用下可以提供30A+的保持电流。为满足这种需求，一种将双金属保护器和PPTC(聚合物正温度系数)器件并行连接的混合型器件已被研发出来。由此产生的MHP(metal hybrid PPTC ，金属混合PPTC)器件可提供一种可复位过流保护功能，同时还可利用PPTC器件的低阻抗特性来防止双金属保护器在更高电流下产生电弧放电。　　

图1显示的是30A额定保持电流MHP器件的形状和尺寸，这与典型的额定电流仅为15A的双金属保护器的尺寸是一样的。此外，该器件其中的一面采用平角设计，这样它可很紧凑地安装在电池组各个标准18毫米直径的锂离子电池之间。

 
图1 MHP器件的形状和尺寸　　

应用　　

MHP电路保护器件为电池组设计师和制造商们提供了一种可以优化空间、降低成本和增强安全性的方法，该器件技术可针对各种不同的应用进行配置。具备更高电压和保持电流的器件现正在开发之中，未来的设计考虑因素包括用于无绳电动工具，电动自行车、电动摩托车、轻型电动车(LEVs)、备用电源应用中的锂离子电池组中的电池保护，以及诸如电动机保护等非电池应用。　　

设计理念　　

测试数据显示一个典型双金属保护器和聚合物PTC集成在一起时，比如PolySwitch RXEF050器件，如何能够为陶瓷PTC和双金属保护器组合提供类似的闭锁优势，同时在更高的电流下提供额外的消弧功能。　　

由于双金属触点的低接触阻抗，在正常操作下电流会流经双金属触点。当出现诸如电动工具转子锁定这样的异常事件时，电路中就会产生更高的电流，使双金属触点打开，其接触电阻也随之升高。此时，电流就会分流到具备更低阻抗的PPTC器件上，同时也加热双金属，使其打开并保持在锁定的状态， 从而有助于防止各触点之间电弧的产生。请参考图2。

 
图2 常用的双通/双断接触设计　　

更小接触面积和更低阻抗　　

如图3所示，为了缩减器件尺寸，MHP器件采用一种被称为“双通(double-make)”或“双断(double-break)”的设计作为接触方式，。与典型的双金属保护器相比，该技术可提供如下几个优点：由于电流流通路径非常短，所以该器件具有非常低的阻抗;只有在接触点才能产生热量，可以使用热控制从而取得精确热激活;它促进了小型保护器件的使用。