鉅大LARGE | 點擊量:1029次 | 2019年09月05日
MHP-TA和PPTC在鋰電池保護方案中的作用
近年來,各種便攜式電子產品如雨后春筍般的出現(xiàn)在人們的日常生活中,手機、數(shù)碼相機、音樂播放器、平板電腦、超級本及筆記本電腦幾乎人手必備,而為這些電子產品提供能量的則是鋰離子電池。隨著電子產品應用功能的日益強大,對于鋰電池的要求也越來越高,容量大,體積小而且薄,這就使得鋰電池的能量密度越來越高,對安全的要求也就更高了。容量的增大導致充電時間增加,經常需要4、5個小時才能充滿電,因此,各家手機制造商都在加緊研究開發(fā)快速充電技術。
去年年底,國內兩家知名手機制造商O和M先后推出了具有快速充電功能的新一代手機,O公司宣傳的閃充技術相比傳統(tǒng)充電速度提高4倍多,30分鐘可以充到75%電量,而且10分鐘充電就可以通話2個小時。而M公司的宣傳是1小時能充電60%,2.5小時充滿。不論實際充電效果如何,相信快速充電是大趨勢,很快越來越多的廠家都會推出快速充電的電子產品。
下面我們先來看看鋰電池充電的原理。
兩種快速充電的分析
O公司的閃充是保持傳統(tǒng)的5V充電電壓,提高充電電流,大電流充電對于電池芯的要求高,可能會影響電池壽命,甚至導致電池發(fā)熱帶來安全隱患。因此,O公司與電池芯廠家聯(lián)合開發(fā)了適合大電流充電的鋰電池芯,而且采用多觸點、并聯(lián)方式分散電流,在充電電路及鋰電池上共采用了五級安全保護,保險絲也在其中,確保安全。
M公司的設計是采用了高通公司的QuickCharge2.0技術,提高充電器輸出電壓及電流的方式來實現(xiàn)電池的快速充電,輸出電壓從5V提高到9V,電流也從1A提高的1.6A,下一代的規(guī)范會繼續(xù)將電流提高到2.0A。目前M公司推出的手機支持兩種標準的快速充電器,5V/2A(蘋果標準),1小時充電40%,3小時充滿;9V/1.2A(高通標準),1小時充電60%,2.5小時充滿,效率提高15%。由于高電壓的充電對鋰電池的安全保護要求更高,因此,采用較為保險的小電流方式充電,速度略有提高。相信下一代產品將會進一步提高充電電流,大幅提高充電速度。
不論是采用大電流/普通電壓、高電壓/普通電流還是高電壓/高電流,快速充電的本質是提高輸入功率,對于鋰電池來說,都是需要研發(fā)適合大電流充電的電池芯,通過大電流充電來滿足快速充電的需求。
隨著對鋰電池容量的要求越來越高,鋰電池廠家也在加快新型電池的研發(fā),額定充電電壓從傳統(tǒng)的4.2V提高到4.35V,目前又出現(xiàn)了4.4V充電電壓的鋰電池,容量進一步提高。而傳統(tǒng)的充電器輸出電壓為5V,充電控制電路會調節(jié)充電電壓和電流滿足鋰電池的充電特性。不同鋰電池的化學特性不同,因此充放電性能及安全性能也就不同,有的電池芯適合大電流充放電,而有些電池芯可以耐高電壓,所以,采用何種快速充電方式要取決于鋰電池芯的具體特性。提高充電器的輸出電壓可以在恒流階段提高充電功率,實現(xiàn)快速充電。
下圖是鋰電池的快速充電的特性曲線: