移動電源保護電路的設(shè)計與產(chǎn)品的選擇

　　如今智能手機耗電量越來越大，大部分的智能手機電池都不可拆卸，一款容量大攜帶方便的移動電源就成了人們出門旅行必備的電子產(chǎn)品。但最近移動電源安全事故頻出，讓消費者與工程師不得不重新審視移動電源的設(shè)計與研發(fā)，而對于移動電源的內(nèi)部構(gòu)造，你又了解多少呢？

　　一個移動電源通常由外殼、電芯和電路板組成。外殼主要是產(chǎn)品封裝，以及實現(xiàn)造型美觀、保護等作用，常見為塑膠和金屬，一些叫好的產(chǎn)品往往塑膠也是用的防火材料。電路板主要用于實現(xiàn)電壓、電流控制、輸入和輸出控制，以及其他各項功能。電芯是移動電源中成本最高的組成部分，18650電芯和聚合物電芯是最常見的兩種。除開電芯，移動電源中的電路板也非常重要。對于充電電池，規(guī)格書都有安全的充電截止電壓和安全放電截止電壓，有標(biāo)定的額定最大工作電流。移動電源的設(shè)計，首先要安全的給聚合物電池充電，因為電池成本比較高，而且為了系統(tǒng)的安全可靠工作，要有一個充電管理系統(tǒng)。當(dāng)需要給便攜式設(shè)備充電時，聚合物電池對外放電，因為便攜式設(shè)備普遍輸入電壓為5V，所以有一個升壓5V的系統(tǒng)。不論是充電管理系統(tǒng)還是升壓系統(tǒng)，都需要電路板來提供，所以移動電源內(nèi)部電路板設(shè)計得好壞決定了產(chǎn)品的智能與否。

　　1.過充保護

　　鋰電池過充保護是用電源管理芯片去檢測電壓實現(xiàn)的，芯片內(nèi)部在基準(zhǔn)設(shè)置狀態(tài)下(手機鋰電池一般為3.5V)。當(dāng)基準(zhǔn)慢慢上升，當(dāng)上升到VSS-VDD設(shè)計值時，這時的電壓就是保護過充關(guān)斷電壓，通過邏輯關(guān)系輸出低或者高電平來控制外部控制電路來實現(xiàn)過充保護。當(dāng)電壓緩慢下降時設(shè)置VSS-VDD電壓值來取基準(zhǔn)值當(dāng)基準(zhǔn)檢測到在設(shè)置以下時，這是邏輯關(guān)系解除過充保護。

　　2.過放保護

　　過放保護電壓是指放電過渡時保護電池的最低電壓，放電到這個電壓點時，保護電路切斷電路，達到保護電池的目的。根據(jù)電池壽命與放電深度的關(guān)系及電池電壓與放電率和放電深度關(guān)系，結(jié)合設(shè)備實際負(fù)荷，確定電池放電終止電壓，設(shè)計電池放電防護電路。

　　3.短路保護

　　短路造成的回路電流一般在額定工作電流的10倍以上，而過電流保護需要延遲約幾十毫秒，直接短路導(dǎo)致的數(shù)十倍額定電流在幾十毫秒內(nèi)也會對電池組的性能產(chǎn)生影響?，F(xiàn)有的保護方式有PPTC法，該方法是通過電流產(chǎn)生的熱切斷回路，也需要毫秒級的反應(yīng)時間，同時增加了回路中的阻抗。也有專用于電池組的短路集成芯片，此芯片應(yīng)用范圍窄、成本高。

　　4.PTC介紹

　　PTC正溫度系數(shù)熱敏電阻又稱polyswitch，聚合物自復(fù)保險絲(polymer resettable fuse)聚合物自復(fù)保險絲由聚合物基體及使其導(dǎo)電的碳黑粒子組成。由于聚合物自復(fù)保險絲為導(dǎo)體，其上會有電流通過。當(dāng)有過電流通過聚合物自復(fù)保險絲時，產(chǎn)生的熱量(為I2R)將使其膨脹。從而碳黑粒子將分開、聚合物自復(fù)保險絲的電阻將上升。這將促使聚合物自復(fù)保險絲更快的產(chǎn)生熱、膨脹得更大，進一步使電阻升高。當(dāng)溫度達到125°C時，電阻變化顯著，從而使電流明顯減小。此時流過聚合物自復(fù)保險絲的小電流足以使其保持在這個溫度和處于高阻狀態(tài)。當(dāng)故障清除后，聚合物自復(fù)保險絲收縮至原來的形狀重新將碳黑粒子聯(lián)結(jié)起來，從而降低電阻至具有規(guī)定的保持電流這個水平。

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