大电流保护方案的研究

随着近年便携式移动设备功率越来越大,电源容量和充电功率亦随之增加,目前的大电流保护方案一般选用PTC或者一次性Fuse,两者各有优劣。本文阐述了将两者结合使用,既可满足目前的大电流使用,且在设备发生故障时,也能继续在略小的功率下使用,同时由于该方案的产品可以采用传统的回流焊工艺,厚度只是略有增加,很好地满足了客户的条件限制。

手机快充智能防护方案

随着手机和其他便携式电子产品的快速发展,快充技术逐渐成为主流。因此充电端口的过温、浪涌防护越来越受到重视。传统快充领域需要对浪涌事件与充电端口发热引发自燃的状况分别进行防护。提出一种快充端口防护方案,采用双向瞬态电压抑制器(transient voltage suppressor,TVS)和电阻组成自适应模块用于浪涌检测,利用过温防护(over temperature protection,OTP)金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)作为浪涌泄放单元。当浪涌事件发生时,TVS被击穿,小电流流经串联的电阻并驱动OTP MOSFET泄放后续的大浪涌电流,对后续敏感集成电路(integrated circuit,IC)起到保护作用。另外,OTP MOSFET还具有充电端口异常时防烧的功能。当温度过高时,微控制单元(microcontroller unit,MCU)将驱动OTP MOSFET导通,将电压总线(voltage bus,Vbus)短接到地。足够大的短路电流将使适配器进行过流防护操作,以关闭充电电流,保护充电端口。

高效灭弧断路保护器的研究与开发

在高压、大电流应用场景中,当电路出现短路及其他故障时,可靠、快速地切断电路至关重要。烟火式断路器具有安全、快速切断高压电流的功能,可应用于电动汽车、汽油车,以及其他高压、大电流应用场合,如工业电源储能、重型电池、可回收能源存储、电力传输系统等。随着科技的发展,更高的电压和电流对烟火式断路器的灭弧能力提出了更高的要求。在讨论发展现状的基础上,分析了烟火式断路器产品开发的技术难点,提出了对称引弧板断路器、梯度引弧板断路器和高效灭弧断路器等产品的设计方案。实践表明,科学合理的构型设计和引弧板装置设计,能使烟火式断路器产品的体积更小、响应更快、性能更可靠。

双电流路径结构的大电流自控制熔断器技术

现有电流规格的自控制熔断器难以满足大电流应用需求,通常采用多颗并联形式。测试结果表明,两颗30 A并联,适用于50 A应用需求;两颗45 A并联,适用于60 A应用需求。多颗并联将造成设计板面大,设计难度高,对元件性能一致性的担忧。因此,通过研究并联使用,推演出一种新型的大电流自控制熔断器模型结构—双电流路径结构。双电流路径结构的自控制熔断器,其结构可等效于上下镜像层叠分布的常规自控制熔断器,根据原理示意图,具体实施中可有多种变形形式。

导热填料对PPTC耐压耐流性能的影响

本文主要研究并讨论了PPTC耐压、耐流烧毁的机理,以及通过添加导热填料的方式提升PPTC耐压耐流等级的方法。通过实验研究,推断出PPTC两端施加大电压时,PPTC内部的热量未能及时向周围散发导致芯片内部温度过高使PPTC发生烧毁。通过向配方中添加纳米级氧化锌、氧化铝和氮化铝等导热填料,使PPTC的耐流等级大幅提升。通过本文的研究,希望能提升PPTC产品的电性能余量,并为开发炭黑系高电压大电流产品提供一定的指导经验。

PVDF/WC复合体系保护元件电性能研究

研究了碳化钨(WC)与炭黑(C)分别作为导电粒子制备而成的两种过电流保护元件;对保护元件的体积、正温度系数(positive temperature coefficient,PTC)效应、电阻—温度(resistance-temperature,R-T)特性、耐电压等级、动作可靠性和环境可靠性等进行对比分析。结果表明,与聚偏氟乙烯/炭黑(PVDF/C)复合体系保护元件相比,聚偏氟乙烯/碳化钨(PVDF/WC)复合体系保护元件具有体积小、R-T转折温度高和R-T强度高的特点。当辐照剂量超过160 kGy时,可以消除负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)效应现象,并将耐压等级提升至30 V以上。但是相较于PVDF/C复合体系保护元件,PVDF/WC复合体系保护元件在环境可靠性以及动作可靠性上还存在一定的差距,探究了产生上述差距的内在机制。

新型贴片中空保险丝设计

中空保险丝作为电路发生故障或过电流时的保护器件,具有反应灵敏、工艺简单、成本低等优点,备受市场青睐。但现有贴片中空保险丝结构单一,可靠性一般,限制了贴片中空保险丝的广泛应用。为改进保险丝器件的连接强度及可靠性,提出了压埋式设计和斜拉式设计。特别是将熔丝可变角度的设置于空腔中这一独特的结构设计。相同产品尺寸,斜拉式产品可装载更长熔丝;相同阻值要求,采用相同规格的熔丝,斜拉式产品体积可做到更小;相同产品尺寸,相同阻值要求,斜拉式产品的熔丝截面大于常规产品熔丝截面,进而允许导通更大电流,使得产品具备更强的耐脉冲能力。