金属混合PPTC技术及MHP器件优化锂电池放电保护的设计

　　目前，越来越多的大功率应用开始使用锂离子电池，这导致了对更稳健电路保护解决方案的需求。可是，目前针对如电动工具、电动自行车、轻型电动汽车（LEV）和备用电源应用等高倍率放电锂离子电池应用的保护解决方案仍然很少，而传统电路保护技术往往较为大型、复杂而且昂贵。

　　金属混合PPTC（MHP）技术正好为锂离子电池应用这一市场趋势提供了一种高性价比而且节省空间的替代选择。MHP器件通过将一个双金属片保护器与一个聚合物正温度系数（PPTC）器件并联，提供了可恢复的过流保护，同时在较大的电流下，还可利用PPTC器件的低电阻来帮助防止双金属片保护器中的电弧放电。

　核心设计概念

　　在MHP器件正常工作期间，由于具有低接触电阻，电流可以通过双金属片触点。当异常事件发生时，例如电动工具转子卡住，会在电路中产生较大的电流，引起双金属片触点断开。此时，电流分流至较低电阻的PPTC器件，从而帮助防止触点间的电弧放电，PPTC同时还对双金属片进行加热，使之保持断开并处于锁定位置（图1）。

　　图1 标准MHP器件的激活步骤

　　如图1所示，MHP器件的激活步骤包括：

　　1. 在正常工作期间，因为接触电阻很小，大部分电流通过双金属片。

　　2. 当触点开始断开时，接触电阻快速增加。假如接触电阻高于PPTC器件的电阻，由于大部分电流流向PPTC器件，而没有或很少电流流经触点，因此防止了触点间发生电弧放电。当电流分流至PPTC器件后，它的电阻快速增加，达到远大于接触电阻的水平，使PPTC器件升温。

　　3. 在触点断开后，PPTC器件开始对双金属片加热，并使之保持断开状态，直到过流事件结束或电源关闭。

　　PPTC器件的电阻远低于陶瓷PTC，这意味着即使触点只是少许断开，而接触电阻仅稍微增加，也可将电流分流至PPTC器件，帮助防止在触点上发生电弧放电。通常，室温下陶瓷和聚合物PTC器件之间的电阻率差异在百倍（100：1），因而当较高电阻的陶瓷PTC器件与双金属片并联组合时，在较大电流下对于抑制电弧放电，它们不如MHP器件有效。