儲(chǔ)能電源中必不可缺的電路保護(hù)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）隨著露營(yíng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，便攜儲(chǔ)能電源也在近年來(lái)呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。根據(jù)中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)的預(yù)測(cè)，全球便攜式儲(chǔ)能電源市場(chǎng)規(guī)模將從2021年的111.3億元人民幣增長(zhǎng)至2026年的882.3億元人民幣，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到了51.3%。此外，該協(xié)會(huì)還預(yù)計(jì)到2026年，全球便攜式儲(chǔ)能電源的出貨量將增長(zhǎng)至3110萬(wàn)臺(tái)。

而戶(hù)外電源的增多，也讓用戶(hù)對(duì)這類(lèi)產(chǎn)品的性能與安全要求有了進(jìn)一步的提升，比如在安全性上，儲(chǔ)能電源使用時(shí)如何保障用戶(hù)的安全，成為重點(diǎn)。這里面便涉及到儲(chǔ)能電源的電路保護(hù)，就像是家庭電路當(dāng)中的保險(xiǎn)絲一樣。

儲(chǔ)能電源中的電路保護(hù)

通常來(lái)說(shuō)，一個(gè)移動(dòng)儲(chǔ)能電源中包含三塊主板，主要有AC充電模塊、逆變器模塊及輸出保護(hù)電路板。

其中AC充電模塊，也就是對(duì)接交流電輸入，那么就需要有過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、電流抑制NTC功率型熱敏電阻等，來(lái)組成電路保護(hù)。比如過(guò)壓保護(hù)上，一般設(shè)定在輸入電壓的10%-20%以上。例如，如果輸入電壓為230V AC，那么過(guò)壓保護(hù)可能設(shè)置在253V AC到276V AC之間。

同時(shí)還需要具備一定的浪涌保護(hù)能力，根據(jù)IEC 61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)，可能需要承受至少6kV的浪涌電壓。

便攜式儲(chǔ)能系統(tǒng)中的逆變器模塊是將電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電的關(guān)鍵組件。由于便攜式儲(chǔ)能設(shè)備通常在戶(hù)外或各種環(huán)境下使用，因此逆變器的設(shè)計(jì)需要特別考慮安全性與可靠性。

逆變器設(shè)計(jì)中可能包括如保險(xiǎn)絲、熱敏電阻、繼電器、溫度傳感器等元件，這些產(chǎn)品需要體積小。此外，還需要合適的控制邏輯來(lái)監(jiān)控這些參數(shù)并在必要時(shí)觸發(fā)保護(hù)機(jī)制。

在選品上，比如熱敏電阻可以選用村田的NTC Thermistor NCP15XH系列，特點(diǎn)是高精度、快速響應(yīng)、穩(wěn)定性好，適用于各種溫度檢測(cè)場(chǎng)合，也可以用Semitec的103AT系列，具備小型化、寬溫度范圍、高靈敏度的特點(diǎn)，適合便攜設(shè)備使用。

繼電器是一種通過(guò)較小的電流來(lái)控制較大電流的開(kāi)關(guān)裝置，可用于過(guò)載保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)等?？梢赃x擇歐姆龍的G7L系列，具有小型化設(shè)計(jì)、長(zhǎng)壽命、低功耗，適用于多種控制電路。或者松下的DPT系列，緊湊型、高可靠性、低噪音，適合用于便攜式設(shè)備。

溫度傳感器用于精確測(cè)量溫度，可以是數(shù)字式或模擬式的。選擇很多，比如可以用TI的TMP117，具有高精度（±0.2°C）、低功耗、I2C接口，適合需要精確溫度監(jiān)測(cè)的應(yīng)用。NXP的LM75，可以數(shù)字輸出、可編程告警設(shè)置、占用空間小，適合集成到微控制器系統(tǒng)中。

在輸出電流保護(hù)板上，通常作用是將AC與DC之間轉(zhuǎn)換，功率越大，電流越大。以一個(gè)16傳10并1100W的輸出電流保護(hù)板為例，上面可以并聯(lián)4個(gè)30A插片式保險(xiǎn)絲，此外還擁有NTC熱敏電阻溫度傳感器，用來(lái)監(jiān)控電池溫度。

NTC熱敏電阻最高精度可以做到0.5%，普通的則為1%-5%，一般電阻值選10K-100K，B值最常出的是3435K/3950K這二種，線(xiàn)性產(chǎn)品可申入散熱片或者電池組當(dāng)中，測(cè)溫更準(zhǔn)確。貼片的產(chǎn)品，特點(diǎn)在于節(jié)省成本，效率更高，體積小。

基本上來(lái)說(shuō)，便攜式儲(chǔ)能中的電路安全保護(hù)，主要分為電流保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)等，電流保護(hù)主要依靠熔斷式插片保險(xiǎn)絲來(lái)實(shí)現(xiàn)，過(guò)溫保護(hù)則通過(guò)芯片加NTC溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而過(guò)壓保護(hù)則主要依靠壓敏電阻。

小結(jié)

儲(chǔ)能產(chǎn)品的電路保護(hù)是一項(xiàng)復(fù)雜且重要的任務(wù)，涉及多種技術(shù)與設(shè)備的結(jié)合使用，確保儲(chǔ)能系統(tǒng)在各種極端和異常條件下的安全與穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該根據(jù)具體的便攜式儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求來(lái)選擇合適的保護(hù)方案，并且需要通過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試來(lái)驗(yàn)證這些保護(hù)功能的有效性和可靠性。設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要遵守相關(guān)的電氣安全標(biāo)準(zhǔn)，比如UL、CE或其他國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。