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MHP-TA和PPTC在锂电池保护方案中的作用

导读: 随着电子产品应用功能的日益强大,对于锂电池的要求也越来越高,容量大,体积小而且薄,这就使得锂电池的能量密度越来越高,对安全的要求也就更高了。容量的增大导致充电时间增加,经常需要4、5个小时才能充满电,因此,各家手机制造商都在加紧研究开发快速充电技术。

  近年来, 各种便携式电子产品如雨后春笋般的出现在人们的日常生活中,手机、数码相机、音乐播放器、平板电脑、超级本及笔记本电脑几乎人手必备,而为这些电子产品提供能量的则是锂离子电池。随着电子产品应用功能的日益强大,对于锂电池的要求也越来越高,容量大,体积小而且薄,这就使得锂电池的能量密度越来越高,对安全的要求也就更高了。容量的增大导致充电时间增加,经常需要4、5个小时才能充满电,因此,各家手机制造商都在加紧研究开发快速充电技术。

  去年年底,国内两家知名手机制造商O和M先后推出了具有快速充电功能的新一代手机,O公司宣传的闪充技术相比传统充电速度提高4倍多,30分钟可以充到75%电量,而且10分钟充电就可以通话2个小时。而M公司的宣传是1小时能充电60%,2.5小时充满。不论实际充电效果如何,相信快速充电是大趋势,很快越来越多的厂家都会推出快速充电的电子产品。

  下面我们先来看看锂电池充电的原理。

MHP-TA和PPTC在锂电池保护方案中的作用

  两种快速充电的分析

  O公司的闪充是保持传统的5V充电电压,提高充电电流,大电流充电对于电池芯的要求高,可能会影响电池寿命,甚至导致电池发热带来安全隐患。因此,O公司与电池芯厂家联合开发了适合大电流充电的锂电池芯,而且采用多触点、并联方式分散电流,在充电电路及锂电池上共采用了五级安全保护,保险丝也在其中,确保安全。

  M公司的设计是采用了高通公司的Quick Charge 2.0技术,提高充电器输出电压及电流的方式来实现电池的快速充电,输出电压从5V提高到9V, 电流也从1A提高的1.6 A,下一代的规范会继续将电流提高到2.0A。目前M公司推出的手机支持两种标准的快速充电器,5V/2A (苹果标准),1小时充电40%,3小时充满;9V/1.2A(高通标准),1 小时充电60%,2.5小时充满,效率提高15%。由于高电压的充电对锂电池的安全保护要求更高,因此,采用较为保险的小电流方式充电,速度略有提高。相信下一代产品将会进一步提高充电电流,大幅提高充电速度。

  不论是采用大电流/普通电压、高电压/普通电流还是高电压/高电流,快速充电的本质是提高输入功率,对于锂电池来说, 都是需要研发适合大电流充电的电池芯,通过大电流充电来满足快速充电的需求。

  随着对锂电池容量的要求越来越高,锂电池厂家也在加快新型电池的研发,额定充电电压从传统的4.2V提高到4.35V,目前又出现了4.4V充电电压的锂电池,容量进一步提高。而传统的充电器输出电压为5V,充电控制电路会调节充电电压和电流满足锂电池的充电特性。不同锂电池的化学特性不同,因此充放电性能及安全性能也就不同,有的电池芯适合大电流充放电,而有些电池芯可以耐高电压,所以,采用何种快速充电方式要取决于锂电池芯的具体特性。提高充电器的输出电压可以在恒流阶段提高充电功率,实现快速充电。

  下图是锂电池的快速充电的特性曲线:

MHP-TA和PPTC在锂电池保护方案中的作用

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