手机快速充电技术与锂电池保护元件讲解

锂电池目前是一种能量密度高、重量轻的电池，但由于其化学性质非常活跃，需要安全保护，增加了充放电保护电路。mosfet作为充放电保护电路的关键元件，也有一定的短路故障率。如果锂电池的输出量不大，这种效果就不会体现出来。然而，锂电池的需求量非常大。仅2014年，全球小型锂电池出货量就达到56亿只。面对如此庞大的货运量，即使概率为1ppm，平均每年也有5600起危险事件。因此，除了主保护电路外，还增加了二次保护，以进一步降低风险。在二次保护元件中，一般只使用一个元件，带有一次性熔断器、ptc、温度熔断器等元件。PTC没有保险丝。有保险丝，就没有PTC。这些保护装置相互竞争，就像不同的等位基因在染色体上争夺相同的位置一样。然而，由于各种保护元件不完全成功，已经形成了各种元件共存的情况，以满足不同的应用要求。

手机快速充电技术与锂电池保护元件

然而，随着智能手机的迅速普及，手机的电池容量越来越大，需要快速充电。目前，有很多标准，如oppo-vooc标准、高通qc 2.0标准、mtk pump-express-plus标准。在快速充电的情况下，前30分钟的电流会非常大，一般会达到3A左右。

在快速充电前30分钟的大电流冲击下，随着加热和温度的升高，锂电池二次保护元件的竞争态势将发生改变，合作模式将被取代：ptc+保险丝形成保护组合。

手机快速充电技术与锂电池保护元件

图3

首先，ptc+熔断器可以补充温度保护和过电流保护。ptc具有温度保护功能，但由于其降温速度快，规格选择相对较大，过电流保护能力较弱，动作速度慢。熔断器对温度不敏感，不能提供温度保护，但减温率也很低，所以可以选择电流规格相对较小的，与过流保护相比，电流规格相对较强，动作速度快得多。

其次，通过UL2054，PTC+保险丝将是一个低成本的解决方案。在大电流充电的情况下，单组分很难通过UL2054的所有测试，因为每个组分都有一些优缺点。首先，常用的ptc。由于充电电流很大，为了保证在快速充电引起的温升很高时不工作，选择的规格必然会达到12066A/7A，如此大的尺寸，锂电池在通过UL2054的LPS测试时会遇到困难，因为很难在60秒内把电流限制在8A以下。其次，保险丝是常用的。最大的优点是它对温度不敏感。您可以选择5a规格或更低。5a规格的保险丝有助于锂电池通过ul2054的lps测试。但由于其对温度不敏感，不具备过温保护功能，很难通过UL2054的6V/1C和6V2C的过充试验。三是三端熔断器，虽然能解决温度过高的保护，但由于电流规格较大，高达10A/12A，不能通过LPS测试；而且成本很高。第四，部分厂家采用双ic方案，虽然效果比较好，但成本相对较高。如果将ptc与熔断器相结合，首先对温度不敏感的5a熔断器容易通过lps、短路等试验项目；其次，12066a/7a的ptc能够通过6v/1c、6v2c过充等试验项目，整个方案成本很低。

最后，ptc+熔断器的保护方案比单元件更安全。因为这两个部件的组合相当于在二次保护的基础上增加了另一个保护，并为锂电池的安全增加了双重保险，进一步大大降低了风险系数。