中心議題：

• 傳統的電池電路保護方法
• MHP器件的工作原理
• MHP器件耐衝擊和耐振動能力
• MHP技術相對於常用雙金屬保護器而言具有的優勢

鋰離子電池的先進技術使得高能量的鋰離子電池具備更高的能量密度和更輕的重量，可以取代諸如電動工具、電動自行車、輕型電動車和備用電源等應用中使用的鎳鎘電池，甚至鉛酸電池。

鋰li離li子zi技ji術shu比bi鎳nie鎘ge或huo鉛qian酸suan技ji術shu更geng加jia環huan保bao。但dan是shi
，在zai新xin興xing市shi場chang中zhong采cai用yong鋰li離li子zi電dian池chi所suo麵mian臨lin的de挑tiao戰zhan是shi

，相xiang比bi於yu鎳nie鎘ge或huo鉛qian酸suan技ji術shu，係xi統tong設she計ji師shi們men越yue來lai越yue強qiang調tiao電dian池chi的de安an全quan要yao求qiu。

現有一種鋰離子電池電路保護的新方法，通過替代傳統的高成本、占用空間的保護技術

，從而應對這些市場挑戰。該新型混合技術將一個雙金屬保護器和一個PPTC（聚合物正溫度係數）器件並聯在一起。由此產生的雙金屬與PPTC結合器件（MHP）可幫助提供在高速放電電池包中的可複位過流保護
，同時通過利用PPTC器件的低阻抗來防止雙金屬保護器在更高電流時的電弧放電行為，並通過加熱雙金屬來保持它的開路和閉鎖狀態。

傳統的方法

許多高能量放電鋰離子應用中的傳統電路保護技術往往比較大型、複雜或昂貴。一些電路保護設計方案可能會結合使用IC和MOSFET
，或者采用類似的複雜解決方案。其他的設計方案可能考慮在直流電源應用中傳統的雙金屬保護器需要30A+的de保bao持chi電dian流liu，但dan是shi接jie觸chu麵mian積ji必bi須xu足zu夠gou大da才cai能neng應ying對dui這zhe種zhong高gao電dian流liu
，這zhe就jiu導dao致zhi器qi件jian在zai整zheng體ti尺chi寸cun上shang更geng大da了le。此ci外wai，開kai關guan周zhou期qi次ci數shu必bi須xu是shi有you限xian的de
，因yin為wei接jie觸chu麵mian之zhi間jian產chan生sheng的de電dian弧hu可ke能neng會hui造zao成cheng接jie觸chu麵mian損sun傷shang。

相比之下，泰科電子推出新型MHP混合器件能夠取代或幫助減少在一些複雜IC/FET電池保護設計中使用的放電場效應管和附隨的散熱器的數量。MHP器件為高速放電鋰離子電池包應用提供了節省空間、成本降低和保護增強的優勢。首款器件MHP30-36的最大額定值為36VDC/100A，保持電流為30A。MHP器件技術可被配置到各種不同的應用中，而且現在正在開發具有更高電壓（高達400VDC）和保持電流（60A）的器件。

工作原理

在zai正zheng常chang狀zhuang態tai下xia，由you於yu雙shuang金jin屬shu片pian的de電dian阻zu低di
，電dian流liu通tong過guo雙shuang金jin屬shu片pian流liu過guo。在zai異yi常chang情qing況kuang下xia，比bi如ru電dian動dong工gong具ju轉zhuan子zi堵du轉zhuan時shi
，電dian路lu中zhong將jiang產chan生sheng很hen高gao的de電dian流liu
，導dao致zhi雙shuang金jin屬shu觸chu點dian打da開kai，其qi接jie觸chu電dian阻zu增zeng加jia。此ci時shi電dian流liu將jiang通tong過guo低di電dian阻zu的dePPTC流過。流過PPTC的電流
，不僅抑製了觸點之間電弧的產生，同時又加熱雙金屬片，使其保持在打開狀態和鎖定位置。

如圖1所示，MHP器件的激活步驟包括：

1.在正常狀態下，由於雙金屬片的電阻低，大部分電流通過雙金屬片流過。

2.當觸點打開時
，接觸電阻迅速增加。如果接觸電阻比PPTC器件的電阻高，大部分電流就會通過PPTC器件流過，沒有電流或很少的電流流經觸點，因此抑製了觸點之間電弧的產生。當電流分流到PPTC器件時，它的電阻迅速增加到比接觸電阻還要高
，從而PPTC發熱。

3.觸點打開之後，PPTC器件開始加熱雙金屬，並使其保持打開狀態直到過流事件結束或電源關閉。

PPTC器件的電阻要遠遠低於陶瓷PTC器件電阻，也就是說即使觸點隻打開一小部分
，接觸電阻隻是略有上升，電流也會被分流至PPTC器件，從而有效防止觸點產生電弧。一般來說，處於室溫條件下
，陶瓷PTC器件與聚合物PTC器件的電阻相差約10的兩次方（x10^2）。所以，電阻較高的陶瓷PTC器件與雙金屬並行聯接時，在抑製高電流電弧放電方麵遠不如聚合物MHP器件有效。
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圖2顯示的是雙金屬保護器與PPTC器件並聯的電路圖。　

觸點更小，電阻更低

典dian型xing的de雙shuang金jin屬shu保bao護hu器qi上shang通tong常chang隻zhi有you一yi個ge觸chu點dian，所suo以yi其qi耐nai壓ya能neng力li並bing不bu強qiang。對dui於yu單dan觸chu點dian設she計ji
，較jiao高gao的de電dian流liu所suo需xu的de觸chu點dian尺chi寸cun也ye會hui很hen大da。為wei解jie決jue該gai問wen題ti
，MHP器件采用“雙閉合/雙斷開”觸點設計，從而大大縮小了裝置尺寸（見圖3）。　
　　
該技術相對於常用雙金屬保護器而言具有以下幾點優勢：

1.由於電流路徑極短，所以器件的電阻非常低；

2.隻有接觸點才會產生熱量，因此不必使用熱控製就能實現準確的熱激活。

3.它使MHP器件相對於額定參數相當的其他斷路裝置而言可以更加緊湊。

相比而言，采用標準的雙金屬觸點，由於觸點僅位於一個位置上

，因此它的耐壓能力一般不如MHP器件。

耐衝擊和耐振動能力

MHP器件的一個獨有優勢是她能提供更長的使用壽命

，能承受較大的振動和衝擊，可用於高電流應用的苛刻環境。

典型的電動工具的電池包在使用時通常會承受較大的振動和衝擊。為達到此類要求
，MHPqijiandechudianzhijianxuyaozugoudejiechuyali。biaozhundebaohuzhuangzhitongchangtongguoqianglidanhuangrangyidongjiechubiyugudingchudianbaochijiechu。danshi
，zaijiaodadechongjihuozhendongtiaojianxia
，danhuang（即使是強力彈簧）產生的壓力通常達不到保持觸點接觸所需的壓力。

為解決這一問題
，MHP器qi件jian將jiang設she計ji重zhong點dian放fang在zai雙shuang金jin屬shu盤pan上shang
，因yin為wei沒mei有you熱re觸chu點dian的de雙shuang金jin屬shu盤pan有you足zu夠gou的de強qiang度du保bao持chi穩wen定ding。此ci外wai
，我wo們men還hai給gei移yi動dong接jie觸chu臂bi增zeng加jia了le一yi個ge倒dao鉤gou，以yi增zeng加jia雙shuang金jin屬shu盤pan提ti供gong的de接jie觸chu壓ya力li。移yi動dong接jie觸chu臂bi通tong過guo裝zhuang置zhi另ling一yi側ce的de插cha銷xiao固gu定ding。在zai接jie觸chu點dian上shang增zeng加jia一yi個ge倒dao鉤gou可ke減jian少shao移yi動dong臂bi的de轉zhuan動dong，在zai兩liang個ge觸chu點dian上shang產chan生sheng更geng大da的de向xiang下xia壓ya力li。首shou款kuan用yong於yu電dian動dong電dian池chi應ying用yong的deMHP器件經過了至少500次、1，500g的掉落測試，未出現故障；此外還通過了三次3
，000克的測試。

計劃中的MHP器件產品係列的首款產品MHP30-36-T的最大額定值為36VDC/100A，100A（@25°C）下的動作時間少於5秒。該器件的保持電流是30A，初始電阻低於2毫歐
，而典型雙金屬保護器的電阻通常為3到4毫歐。
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圖4顯示了MHP30-36器件的形狀和尺寸。它的保持電流為30A，同等大小的常用雙金屬保護器的額定電流隻有15A。此外，器件的一側為扁角
，適合安裝在電池包的標準18毫米直徑鋰電池單元之間。

本文小結

高能量放電鋰電池市場的快速增長正在對那些能夠處理更高電流和電壓額定值的電池電路保護器件形成新的要求。新型MHP混(hun)合(he)器(qi)件(jian)為(wei)電(dian)池(chi)包(bao)設(she)計(ji)師(shi)們(men)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)全(quan)新(xin)的(de)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)方(fang)法(fa)，從(cong)而(er)使(shi)得(de)這(zhe)些(xie)設(she)計(ji)具(ju)有(you)更(geng)高(gao)的(de)成(cheng)本(ben)效(xiao)益(yi)。與(yu)傳(chuan)統(tong)方(fang)法(fa)相(xiang)比(bi)，該(gai)混(hun)合(he)器(qi)件(jian)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)抑(yi)製(zhi)電(dian)弧(hu)的(de)增(zeng)強(qiang)保(bao)護(hu)，同(tong)時(shi)也(ye)不(bu)需(xu)要(yao)先(xian)前(qian)IC加MOSFET電池保護設計中所用的多個大型的放電FET及散熱器件。

通過並行使用PPTC和選擇具有不同電壓額定值的PPTC
，MHP設計可通過配置用於各類應用。MHP的器件架構可針對各種不同的應用進行配置，，目前正在開發適用於更高電壓（最高可達400VDC）和工作電流（60A）的裝置。

加入第三個端子作為控製信號線的設計理念正在處於研發中，這樣MHP器件就能充分利用IC的先進特性來監測電池多種多樣的重要的運行情況。如果發現異常情況
，IC就會通過一條低功率開關線發出信號，從而激活器件和斷開主電路。這類帶有“智能激活”功能的MHP器件，將會為那些用於太陽能電源係統和備用電源應用等的大型鋰離子電池和模組提供更多的電路保護控製。