锂电池二次保护方案

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2017-12-18 14:18:17 8449 三端保险丝来自手机

0 随着我国手机数码、电动工具、新能源储能等行业的快速发展，对锂电池的需求将会不断增长，我认为后面10年来看，锂电池都还是一个不错的行业，随着近几年发生的锂电池安全事故，欧美国家对于带锂电池的产品安全也是越来越关注特别是大电流储能类出口产品，首先锂电池是目前能量密度很高而且很轻的电池，但是由于化学特性非常活跃，所以本身因为有安全保护的需要，而增加充放电保护电路。就近几年的锂电池的安全事故来说（三星not7手机爆炸，赣锋锂电工厂的起火，Iphone手机的起泡，美国平衡车电池起火等）虽然大部分都是电芯的问题，但是大家对锂电池的保护板也是越来越关注，特别是欧美国家，如果锂电池产量并不大，那么这个效果就不会体现出来。但是锂电池的需求量非常大，预估2017年全球小型锂电池出货量就达200亿颗。那么在这么巨大的出货量面前，即使 1ppm的概率风险，那也是平均有2000次/年的危险事件可能发生。所以目前Pack设计，在主保护电路之外，还会再加一个二次保护，进一步降低风险。我们把他称作锂电池的二次保护，特别是安规方面，现在锂电池安规认证UL2254,已经强制要求锂电池必须加二次保护，在二次保护的方案中，目前常用的保护方案有以下3种 1：Fuse普通两端过流保险丝（过流） 2：二次保护IC+ Mosfet（过流+过压） 3：二次保护IC+ SCP 三端保险丝(过流+过压功能）保护器件是相互竞争关系，就好像不同的等位基因争夺染色体上同一个位置一样。但是由于各种保护元件并非是全面胜出，所以形成了多种方案元件并存的局面，满足各种不同的应用需求。每一种方案都有它的特点和优势，一般在主保护电路的一次保护都是一样的，常用方案是IC+MOS,以及MCU+MOS,所以我们抛开一段保护看二段的对比 1：一次保护MOS+Fuse保险丝优点:成本便宜，缺点：不能满足过压需求，，一般用在小电流产品.所以可以选择比较小的电流规格，，无过压功能,在过UL2054认证测试时相对比较难。 2：一次保护MOS+二次保护MOS（俗称双mos方案）可满足过压需求，但是Mos的阻抗会随着温度的升高而发生偏大，Mosfet也有一定比率的短路失效，设计起来相对来说比较麻烦一下，一次保护也是mos保护，二次也是只是保护电压点不一样，保护机制是一样的，而且Mos可重复的使用，站在安全角度来说有一定风险。 3：一次保护MOS+二次保护SCP（俗称SCP方案）可满足过压以及过流的保护需求，而且但是温度折减比率也非常低，阻抗比较小，损耗的功率也比较小，设计起来也比较简单，而且动作速度快得多，保护的方面比较全，相对保护机制比较安全。在过UL2054认证时（过冲测试时）也是比较好过。Dexerials（Sony）三端保险丝市场评价还是不错的个人还是蛮推荐使用这种方案的其次在认证方面，仅靠单一元件比较难通过UL2054的全部测试，。其实UL2054比较难过的还是过冲测试，其他测试都还是比较好过。因为每个元件都有一些优点和不足下面举例理光二次保护IC搭配SCP实际设计 SCP 常用的保险丝（fuse）。优点是对于温度不敏感，可以选择5A规格，≤5A规格保险丝极有利于锂电池通过UL2054 的LPS测试；但是因为本身对于温度不敏感，不具备过温过压保护功能，所以比较难通过UL2054的6V/1C和6V2C的滥充测试项目。后面两种方案相对UL来说认证比较好过，功能也比较齐全，而且在保护机制上来说安全性也比较好，唯一缺陷是成本相对来说会比较高，性能方面对锂电池的安全性又加了一重保险，进一步大幅降低风险系数。（如有对锂电池二次保护方面有技术问题可联系我肖斌**（QQ微信同号） 3 8.png (71.99 KB, 下载次数: 12)* 三端fuse产品资料.pdf 1.32 MB , 下载次数: 124
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