关于手机快速充电技术和锂电池保护元件

关于手机快速充电技术和锂电池保护元件

锂电池是现在能量密度非常高而且非常轻的电池，但是由于化学特性非常活跃，所以由于自身的安全维护需要，增加了充放电维护电路。作为充放电维护电路的关键部件，Mosfet也存在一定比例的短路故障，如果锂电池的输出值不大，就不会发生短路故障。但锂电池需求量很大，仅2014年一年就有56亿块小型锂电池销往全球。面对如此庞大的运输量，即使是1ppm的概率风险，每年也有5600次发生危险的可能性。所以除了主电路的维护外，还增加了二次维护，进一步降低了风险。在二次维修的元件中，一般只使用一个元件，使用一次断路安全，也有用PTC，并与温度安全等元件配合使用。有了PTC就不需要fuse，有了fuse就不需要PTC，维护设备是一种竞争关系，就像不同的等位基因在染色体上竞争相同的位置一样。但由于各种维护组件并不是全面胜出，所以构成了多种组件共存的局面，满足了各种不同的应用需求。

 

 

然而，随着智能手机的迅速普及和手机电池容量的不断增加，需要快速充电。目前有OPPO Vooc规范、qualcomm QC 2.0规范、MTK泵Express Plus规范等多种规格。在快速充电的情况下，头30分钟的电流会非常大，通常在3A左右。

 

在快速充电前30分钟的大电流冲击下，伴随着热量和温度的升高，锂电池二次维修组件的更换竞争将由一个协作模式取代:PTC+fuse形成一个维修组合。

 

第一，PTC+fuse提供了温度维护和过流维护的互补。PTC具有温度维持功能，但由于降温比较高，所以选择标准相对较大，相对过流维持能力较弱，且PTC动作速度较慢。熔断器对温度不敏感，不能进行温度维护，但温度降低率也很低，所以可以选择较小的电流标准，比过流维护能力强，运行速度快得多。

 

其次，通过UL2054, PTC+fuse将成为一个低成本的解决方案。在高电流充电的情况下，只使用一个元件很难通过UL2054的全测试，因为每个元件都有各自的优缺点。最常用的是PTC。由于充电电流较大，为保证快速充电时不发生温升，所选标准必须为1206 6A/7A。选择这么大的标准尺寸，锂离子电池很难通过UL2054 LPS测试，因为很难在60秒内将电流保持在8A以下。二是常用的保险丝。最大的优点是温度不敏感，可以选择5A标准。≤5A标准安全线对锂电池通过UL2054 LPS测试非常有帮助。但由于自身温度不敏感，不具备超温维护功能，因此较难通过UL2054 6V/1C和6V2C过充测试项目。三是三端安全线，虽然能够解决温度过高的维护问题，但由于目前标准较高，高达10A/12A，也无法通过LPS测试;而且成本很高。四是部分厂家采用双IC方案，虽然效果较好，但成本较高。PTC与熔断器结合后，5A熔断器对温度不敏感，容易通过LPS、短路等测试项目。然后依靠1206 6A/7A PTC通过6V/1C和6V2C过充试验项目，整个方案成本非常低。

 

最后，PTC+fuse维护计划比单个组件更安全。由于这两个部件的组合，除了二次维护外，还需要额外的维护，因此锂电池的安全性得到了进一步的加强，进一步显著降低了风险因素。