保護無線電子產(chǎn)品的電路
無線電子產(chǎn)品(如移動電話、PDA),無論是在直接供電還是充電時,都需要AC/DC電源轉(zhuǎn)換器將電網(wǎng)電壓或是未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓轉(zhuǎn)換成一個較低電平的直流電壓。隨著AC/DC電源轉(zhuǎn)換器配件及各種通用充電器紛紛進入市場,如選用不合適的AC/DC電源轉(zhuǎn)換器,其輸出電壓、電流、極性可能會超出或違背電子產(chǎn)品本身的內(nèi)部電路規(guī)范,因此可能損壞電路甚至引起安全問題。鑒于此,對電路的保護就更加重要。
常用的電路保護方法是使用一次性熔斷絲或是使用專用接插件。一次性熔絲雖比較便宜,但它只能用一次,同時容易產(chǎn)生誤動作。如使用專用接插件,通常只需數(shù)天,其他配件制造商就能仿制出同樣的產(chǎn)品,仍會出現(xiàn)接插錯誤并可能引起嚴重的損壞,例如,通過增大組件的擊穿電壓以增大輸出電流將會導致設(shè)備的功耗過高。
性能可靠的微型PPTC器件的出現(xiàn),為體積小、質(zhì)量輕的無線便攜產(chǎn)品的電路保護提供了良好的解決方案。此外,在無線設(shè)備中出現(xiàn)的故障大多數(shù)是暫時性的,使用可恢復性PPTC保護器件還能避免不菲的產(chǎn)品保修成本。
將PPTC器件串聯(lián)在電源接口處,或再并聯(lián)一只限壓器件,例如齊納二極管、瞬態(tài)電壓抑制二極管或電壓過載保護器,就可避免不匹配的電源轉(zhuǎn)換器所帶來的損壞。
圖1是一個典型的電池充電器的電路。在該電路中,未經(jīng)穩(wěn)壓的電源轉(zhuǎn)換器直流輸出電壓經(jīng)過穩(wěn)壓電路調(diào)制,轉(zhuǎn)變成適當?shù)碾妷簩﹄姵剡M行充電。PPTC器件和電壓過載保護器件相互配合,可以對以下故障起保護作用:
(1)過流:過流可能會損壞功率FET或電池組。
(2)極性接反:這時二極管導通,PPTC器件進入高阻抗狀態(tài)進行限流保護。
(3)過壓:這時電壓過載保護器件起作用,PPTC器件則限制電流。
(4)PPTC器件還可裝在電池組的輸入端,增加一層保護作用。如果設(shè)備是為耳機、汽車免提設(shè)備這類有源附件供電時,在電源輸出端,也需要保護。
保護電池組
由濫充而引起的電池過溫是電池組設(shè)計人員主要關(guān)心的問題。鋰電池組中盡管有過壓及過流檢測安全保護電路(包括集成電路及MOSFET),仍需串聯(lián)PPTC器件。因為在有過強的靜電放電、溫度過高以及短路的情況下半導體電路會出現(xiàn)故障。在電壓保護電路失效而又沒有溫度保護的情況下,電池就會在過充或濫充時產(chǎn)生過多熱量,使電池破裂、漏液、冒煙、甚至燃燒。
此外,對便攜式產(chǎn)品工作時間的延長,推動人們?nèi)パ兄企w積更小、質(zhì)量更輕的鋰離子和鋰聚合物電池。為適應(yīng)這些新型電池保護電路的要求,PPTC保護器件制造商也在減小器件的消耗方面不斷努力。
瑞侃公司最近推出一種新型條狀PPTC電池保護器件,與以往產(chǎn)品相比,可將電阻降低35%左右。該器件能同時起到過流保護及過溫保護的作用,專為降低電池組阻抗、滿足更長工作時間要求的便攜式電子產(chǎn)品而設(shè)計。
通過將PPTC電池保護器件和電池組里面的原電池串聯(lián)在一起,無論溫升是由短路造成的還是由過充引起的,器件都可以發(fā)揮保護作用,無須熱熔斷絲或雙金屬斷路器。此條狀PPTC器件采用鎳做引腳,尺寸又小又薄,可直接焊到原電池上,既節(jié)省空間,又降低安裝費用(見圖2)。