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简谈 PTC/MHP-TA 在锂离子电池二次保护应用中的器件选型
来源:TE  时间:2015-06-17

提到 PTC/MHP-TA 在锂离子电池保护应用中的器件选型,首先要认识锂离子电池的典型电路图,如图1

图1

由上图中可以看到,锂离子电池除了由 IC+MosFET 构成的一级保护外,还有由被动器件如 Fuse/PTC/MHP-TA 构成的二级保护。

有 人会问,已经有了一级保护,二级保护还有必要加吗?回答是肯定的。因为在实际应用中,由于外界因素及器件自身原因,一级保护的IC+MosFET是存在失 效概率的。如果电路中没有二级保护,一旦一级保护失效,对于使用者是相当危险的。正是基于此,国外的安规测试都有明确要求,在锂离子电池进行相关安规测试 时,必须将一级保护失效,这时在测试中就靠被动器件实现保护功能,当异常发生(高温/大电流)时,作为二级保护的被动器件在电路中能够及时切断/拉低电 流,避免温度持续升高,从而阻止危险的发生。锂离子电池采用两级保护的设计,其目的正是为了对应国内/外相关安规标准的要求,起到保障安全的作用。

锂离子电池设计选用 PTC/MHP-TA举例被动保护器件要很好地起到保护作用,其参数选择就显得十分重要。要选择出合适的被动保护器件,需从如下几个方面进行考量:

1. 电芯容量/类型——根据电芯容量及类型,可初步确定被动保护器件的选型方向。

电芯容量 vs 被动器件:PTC(低容量)或者MHP-TA(较高容量);

电芯类型vs被动器件:柱状(图2圆环形PTC)方型铝壳(图3条状PTC)聚合物(图4条状/SMD PTC)

2. 结构设计对器件安装方式要求——据此以确定保护器件选型方向:点焊型(条状PTC 或 MHP-TA)或回流焊自动贴装(贴片型 SMD 封装 PTC);

3. 产品工作环境温度范围——据此以确定保护器件在极限温度下的电性能参数,如高温下的保持电流能力;

4. 产品需要通过的安规认证要求以及相关的测试条件:如 UL2054(6V/1C)/PSE(10V/1C) ──据此要求评估保护器件在高温下的动作电流参数。

具体如何选择TE电路保护部的PPTC:

1. 首先,需要了解客户产品设计的基本电性能参数要求:如电流,电压,阻值要求;

2. 根据电路最大环境温度和正常工作条件下的电流要求,通过电流温度降额曲线/表或者TE电路保护部的产品目录选择接近客户温度要求/电流值,据此初步确认产品型号;

3. 比较选择型号的电参数与客户电路 Vmax 和Imax 是否匹配,注意需保证 PTC 的 Imax/Vmax > 客户电路设计要求;

4. 确认Time to Trip (参考型号典型 TtT 曲线或咨询TE电路保护部的技术接口,需注意环境温度不同,TtT 取决于客户实际线路板测试结果),如不能满足需返回步骤1重新确认;

5. 确认客户的尺寸要求;

6. 验证规格书参数是否可以满足相关测试要求。

如何选择TE 电路保护部的MHP-TA:

1. 确认基本电性能参数要求: 如充放电流,工作环境温度条件;

2. 根据电路最大环境温度和正常工作条件下的电流要求,参考电流vs温度特性曲线初步选择接近客户温度要求/电流值,以确认产品型号;电气特性(典型)

3. 比较选择型号的温度特性与客户电芯本身安全温度是否匹配,注意需保证器件动作温度点低于客户电芯安全温度下限。

4. 确认尺寸要求,根据具体尺寸要求,增加激光点焊转接镍带。

TE电路保护部作为电路保护行业引领者,在锂离子电池保护器件的开发及应用方面有着多年的经验,其生产的PTC/MHP-TA产品被广泛应用于国内外电池厂商,欢迎您浏览http://www.te.com.cn/zh/products/circuit-protection.html,或者与TE电路保护部联系,以获取更多的产品介绍及保护解决方案。