金屬混合PPTC技術(shù)及MHP器件優(yōu)化鋰電池放電保護(hù)的設(shè)計(jì)

　　目前，越來(lái)越多的大功率應(yīng)用開(kāi)始使用鋰離子電池，這導(dǎo)致了對(duì)更穩(wěn)健電路保護(hù)解決方案的需求?？墒?，目前針對(duì)如電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車(chē)、輕型電動(dòng)汽車(chē)（LEV）和備用電源應(yīng)用等高倍率放電鋰離子電池應(yīng)用的保護(hù)解決方案仍然很少，而傳統(tǒng)電路保護(hù)技術(shù)往往較為大型、復(fù)雜而且昂貴。

　　金屬混合PPTC（MHP）技術(shù)正好為鋰離子電池應(yīng)用這一市場(chǎng)趨勢(shì)提供了一種高性?xún)r(jià)比而且節(jié)省空間的替代選擇。MHP器件通過(guò)將一個(gè)雙金屬片保護(hù)器與一個(gè)聚合物正溫度系數(shù)（PPTC）器件并聯(lián)，提供了可恢復(fù)的過(guò)流保護(hù)，同時(shí)在較大的電流下，還可利用PPTC器件的低電阻來(lái)幫助防止雙金屬片保護(hù)器中的電弧放電。

　核心設(shè)計(jì)概念

　　在MHP器件正常工作期間，由于具有低接觸電阻，電流可以通過(guò)雙金屬片觸點(diǎn)。當(dāng)異常事件發(fā)生時(shí)，例如電動(dòng)工具轉(zhuǎn)子卡住，會(huì)在電路中產(chǎn)生較大的電流，引起雙金屬片觸點(diǎn)斷開(kāi)。此時(shí)，電流分流至較低電阻的PPTC器件，從而幫助防止觸點(diǎn)間的電弧放電，PPTC同時(shí)還對(duì)雙金屬片進(jìn)行加熱，使之保持?jǐn)嚅_(kāi)并處于鎖定位置（圖1）。

　　圖1 標(biāo)準(zhǔn)MHP器件的激活步驟

　　如圖1所示，MHP器件的激活步驟包括：

　　1. 在正常工作期間，因?yàn)榻佑|電阻很小，大部分電流通過(guò)雙金屬片。

　　2. 當(dāng)觸點(diǎn)開(kāi)始斷開(kāi)時(shí)，接觸電阻快速增加。假如接觸電阻高于PPTC器件的電阻，由于大部分電流流向PPTC器件，而沒(méi)有或很少電流流經(jīng)觸點(diǎn)，因此防止了觸點(diǎn)間發(fā)生電弧放電。當(dāng)電流分流至PPTC器件后，它的電阻快速增加，達(dá)到遠(yuǎn)大于接觸電阻的水平，使PPTC器件升溫。

　　3. 在觸點(diǎn)斷開(kāi)后，PPTC器件開(kāi)始對(duì)雙金屬片加熱，并使之保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，直到過(guò)流事件結(jié)束或電源關(guān)閉。

　　PPTC器件的電阻遠(yuǎn)低于陶瓷PTC，這意味著即使觸點(diǎn)只是少許斷開(kāi)，而接觸電阻僅稍微增加，也可將電流分流至PPTC器件，幫助防止在觸點(diǎn)上發(fā)生電弧放電。通常，室溫下陶瓷和聚合物PTC器件之間的電阻率差異在百倍（100：1），因而當(dāng)較高電阻的陶瓷PTC器件與雙金屬片并聯(lián)組合時(shí)，在較大電流下對(duì)于抑制電弧放電，它們不如MHP器件有效。