基于安规标准的锂离子电池过充保护分解

随着智能手机以及新网络时代的到来，消费者有关智能手机电池的要求更加苛刻，由于具有更大的屏幕尺寸，更复杂的功能，必将带来功耗的新增。为保证手机正常使用，配备高容量电池已不可戒备。从市场上各家主打手机产品来看，3000mAH左右产品已经非常普遍。新4G网络无论采用何种低功耗的技术，电量的消耗都是一个大问题，这也带来配备更高容量电池的需求。而依据手机研发工程师反馈，除了要求大容量电池以满足续航要求外，同时还要电池在放电能力方面可以支持更高的继续放电电流以及瞬时大电流。而这些高放电电流的使用要求与电池本身的安全探测又存在一定的冲突。因此，要怎么样找到他们之间的平衡点，有关电池开发设计者就显得尤为紧要。为了更好的说明二者的关系，首先要了解锂离子电池保护电路，如下图：其中有1级的主动保护IC+MOSFET和2级的被动保护器ppTC或者MHp-TA。

锂离子电池保护电路

我们都了解电池行业最为常见的安规标准UL2054有过充探测项要求。UL2054对电池内部元件的短路原则及例外项条款规定，倘若是非认证的保护器件，探测过程中会被短路掉。Fault原则如下：a.有安规认证的器件不Fault；b.任何非认证的保护元件会被Fault(短路)，通常如Mosfet，电流测试电阻在探测时会被短路；UL2054过充实验办法为，用于探测的样品电池以10*C5(2C)(一些制造厂商要求更为严格要求以1C)的恒定电流充电，每个电池或电芯都要贴上热耦合组件，然后充电直到电池或电芯爆炸,漏液，或外壳表面的温度恢复到环境温度或者达到稳定的状态。在探测中，过流和热保护装置非得要经过安规认证，没有经过认可的保护装置则应将其短路。UL2054的指标要求为不起火、不爆炸。

分解上述安规探测要求，可以确定在二次被动保护器的选择上，器件保护点越低越有利于起到保护效果。体今朝ppTC器件上，既是器件的动作电流(Itrip)越小，越容易过探测;体今朝温度感测双金属片器件MHp-TA上，则是器件本身动作温度点越低，越容易动作，更容易通过探测。但在实际使用端却刚好相反，通常要求电池可以满足短时间维持高电流供电不断电，甚至要求在高温(达到60摄氏度)条件下维持较高电流(4A)不动作。这体今朝保护器件本身即要求ppTC在高温情况下具有大的保持电流(Ihold)。这两方面的要求存在一定矛盾，片面的保证某一方面都是不能保证产品安全及实际使用的。被动保护器件MHp-TA和ppTC的选型与实际使用条件、结构设计、参考的探测标准等有着极其密切的联系，需找到一个二者的平衡点。这就要求电池开发设计人员在开发前期即与保护器件供应商进行充足沟通，同时配合充足的试验验证，以达到既满足安规探测的安全要求，又符合实际使用。而TE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使用方面有着多年的相关相关经验，其加工的ppTC和MHp-TA已被大量使用在国内外手机电池厂商中。