汽車蓄電池充電器的防故障保護

汽車蓄電池充電器的防故障保護 泰科公司

維修站和“自助式” 蓄電池充電器為淺放電及深度放電的蓄電池提供了一種成本低廉的充電方式。但是，如果蓄電池電纜連接錯誤，或者接線夾之間發(fā)生意外接觸，導致了電氣故障現(xiàn)象的產(chǎn)生，這種現(xiàn)象可能造成保險絲的斷路，也可能造成設備的損壞。由于保險絲在一般情況下是安裝在設備的內(nèi)部，用戶無法自行更換，而且這類故障現(xiàn)象有可能經(jīng)常發(fā)生，所以采用一種簡單和成本低廉的解決方案，可以避免更換保險絲的時間損耗，也可以避免用戶設備出現(xiàn)無法使用的狀態(tài)。這種解決方案還有助于減少客戶的投訴，以及將設備送回制造商處返修的昂貴費用。

問題所在

圖1所示為一個典型蓄電池充電器的示意圖。用于保護次級端的保險絲在通常情況下安裝在充電器外殼之中，在某些情況下還會釬焊到線路接線板或印刷電路板上，這時要更換起來就更加困難。造成保險絲熔斷的故障不僅包括大電流，而且包括由于變壓器電感所引發(fā)的高電壓現(xiàn)象。初級端的保護元器件可以采用電流保險絲、溫度保險絲、斷路器或者正溫度系數(shù)自復式元器件。

解決方案

很明顯，可以選用聚合物正溫度系數(shù)（PPTC）元器件作為次級端過電流保護的元件。而自復式的聚合物正溫度系數(shù)器件可作為電路中的一個串聯(lián)元件。聚合物正溫度系數(shù)器件由半結(jié)晶聚合物和導電性顆粒組成。在正常的工作狀態(tài)下，其中的導電性顆粒組成一條低阻抗的通路，可供電流流過。由于過電流狀態(tài)所引起的內(nèi)部熱量的影響，或者在外部熱量的影響下，聚合物正溫度系數(shù)器件由低阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦杩範顟B(tài)。當聚合物正溫度系數(shù)器件轉(zhuǎn)變到高阻抗狀態(tài)時，可稱其為“阻斷”。在電路斷電或故障狀態(tài)消失前，器件都將保持在這種“阻斷”狀態(tài)下，而斷電或故障消失時，器件發(fā)生"復位"，恢復其低阻抗的狀態(tài)。采用聚合物正溫度系數(shù)器件可以作為一種避免更換保險絲的大電流保護方案。

泰科電子下屬公司Raychem電路保護公司所生產(chǎn)的PolySwitch RGE1200系列產(chǎn)品，能夠?qū)收蠣顟B(tài)下高達100A的電流進行限流。但是，在某些情況下，變壓器次級端在毫秒內(nèi)產(chǎn)生非常高的電壓（例如大于150伏的電壓），能夠通過阻斷狀態(tài)下的過電流保護器件，例如聚合物正溫度系數(shù)器件，這一電壓值會遠高于器件的額定電壓值。這種高電壓狀態(tài)常見于成本較低且工作在飽和狀態(tài)下的變壓器上。而與聚合物正溫度系數(shù)器件并聯(lián)的金屬氧化物變阻器（MOV）能夠箝制這一電壓，因此有助于保護聚合物正溫度系數(shù)器件不受過壓狀態(tài)的破壞，并允許聚合物正溫度系數(shù)器件對過大的電流有足夠的分斷時間。與PolySwitch器件并聯(lián)使用的金屬氧化物變阻器可作為一個自復式的保護方案。圖2所示為將聚合物正溫度系數(shù)器件和變阻器加入蓄電池充電器電路的次級端后的情況。

Raychem電路保護公司的ROV系列金屬氧化物變阻器（MOV）通常用于與需要進行保護的電氣元件或電路并聯(lián)，在圖2的實例中指聚合物正溫度系數(shù)器件并聯(lián)。在正常運行模式下，ROV系列變阻器的阻抗值非常高，所以絕大多數(shù)電流均流過聚合物正溫度系數(shù)器件，在變阻器處只流過極小的泄漏電流。但是，當出現(xiàn)故障時，且在聚合物正溫度系數(shù)器件和變阻器兩端的電壓增加時，變阻器的阻抗出現(xiàn)下降，形成一個低阻抗的“分路”。電流將沿阻值最小的電路流動，這樣更多的電流將流經(jīng)變阻器。變阻器阻值下降的作用大大超過了電流的升高效應，因而變阻器將電?quot;箝制"在某一數(shù)值，就保證了此電壓值對于與變阻器并聯(lián)的聚合物正溫度系數(shù)器件的安全性，并保護了聚合物正溫度系數(shù)器件免受瞬間高壓的損壞。

選擇ROV系列變阻器

在正常運行狀態(tài)下，12伏蓄電池充電器次級端中的最大電壓可高達17V，所以要求使用直流電壓額定值大于17V的變阻器。ROV20-220M產(chǎn)品的最大直流電壓額定值為18V，箝位電壓為43伏。這一器件的直徑為20毫米，能夠充分吸收能量。

在正確選擇了PolySwitch器件和ROV變阻器的型號后，則可實現(xiàn)在蓄電池充電器發(fā)生短路或蓄電池接頭接反的故障狀態(tài)時，進行過電流和過電壓的保護。在一般情況下，這項自復式解決方案能夠減少成本高昂的維修。如果蓄電池充電器的變壓器并未工作在飽和狀態(tài)下，那么沖擊電壓值將明顯下降，而只采用聚合物正溫度系數(shù)器件本身就足以解決保護方面的問題，從而將方案的成本降至更低。

過電壓和過電流解決方案相結(jié)合的其它應用

聚合物正溫度系數(shù)器件和變阻器的結(jié)合使用，還能夠在其它應用中發(fā)揮作用，實現(xiàn)過電流和過電壓故障的保護。例如，這一解決方案還可用在其它大電感負載的情況下，例如電機控制裝置，通過一種較為簡單的方式提供保護，以避免出現(xiàn)需要修理的問題。

  來源:零八我的愛