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移动电源安全性之移动电源内部电路保护设计

发布人:电子保护器件 时间:2017-11-03 来源:工程师 发布文章

智能手机的发明让人们使用手机的频率大大提高,手机的耗电量大成了人们在外使用手机的一个烦恼,但好在移动电源的出现缓解了手机电量耗尽的尴尬。一个大容量便携式的移动电源成了人们出门旅行必备的电子产品。与手机电池一样,移动电源存在着一定的安全隐患,这是消费者担心的也同样工程师不得不面对的问题。本文将硕凯电子小编为大家讲解,一个安全可靠的移动电源电路应该如何设计:

一个移动电源通常由外壳、电芯和电路板组成。本文主要讲的是电路板中的保护设计,电路板主要用于实现电压、电流控制、输入和输出控制,以及其他各项功能。移动电源的设计,首先要安全的给聚合物电池充电,因为电池成 本比较高,而且为了系统的安全可靠工作,要有一个充电管理系统。当需要给便携式设备充电时,聚合物电池对外放电,因为便携式设备普遍输入电压为5V,所以 有一个升压5V的系统。不论是充电管理系统还是升压系统,都需要电路板来提供,所以移动电源内部电路板设计得好坏决定了产品的智能与否。

1. 过充保护 锂电池过充保护是用电源管理芯片去检测电压实现的,芯片内部在基准设置状态下(手机锂电池一般为3.5V)。当基准慢慢上升,当上升到VSS-VDD设 计值时,这时的电压就是保护过充关断电压,通过逻辑关系输出低或者高电平来控制外部控制电路来实现过充保护。当电压缓慢下降时设置VSS-VDD电压值来 取基准值当基准检测到在设置以下时,这是逻辑关系解除过充保护。

2. 过放保护 过放保护电压是指放电过渡时保护电池的最低电压,放电到这个电压点时,保护电路切断电路,达到保护电池的目的。根据电池寿命与放电深度的关系及电池电压 与放电率和放电深度关系,结合设备实际负荷,确定电池放电终止电压,设计电池放电防护电路。

3.短路保护 短路造成的回路电流一般在额定工作电流的10倍以上,而过电流保护需要延迟约几十毫秒,直接短路导致的数十倍额定电流在几十毫秒内也会对电池组的性能产 生影响。现有的保护方式有PPTC法,该方法是通过电流产生的热切断回路,也需要毫秒级的反应时间,同时增加了回路中的阻抗。也有专用于电池组的短路集成 芯片,此芯片应用范围窄、成本高。

4.PTC介绍  PTC正温度系数热敏电阻又称 polyswitch,聚合物自复保险丝(polymer resettable fuse)聚合物自复保险丝由聚合物基体及使其导电的碳黑粒子组成。由于聚合物自复保险丝为导体,其上会有电流通过。当有过电流通过聚合物自复保险丝时, 产生的热量(为I2R)将使其膨胀。从而碳黑粒子将分开、聚合物自复保险丝的电阻将上升。这将促使聚合物自复保险丝更快的产生热、膨胀得更大,进一步使电 阻升高。当温度达到125°C时,电阻变化显着,从而使电流明显减小。此时流过聚合物自复保险丝的小电流足以使其保持在这个温度和处于高阻状态。当故障清 除后,聚合物自复保险丝收缩至原来的形状重新将碳黑粒子联结起来,从而降低电阻至具有规定的保持电流这个水平。

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