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2024年4月28日发(作者：导入maven项目)
应用笔记
PolySwitch自恢复保险丝
有效保护可充电电池包
可充电电池包，例如那些用于手机、数码照相机和其他手持设备
的电池包，对于因意外短路以及误充或充电失控引起的过流和过
温条件十分敏感。这些情况会使电池温度升高并导致电芯受损、
设备故障甚至泄漏或冒烟。
电池包面临的主要电气危险来自放电时的外部短路，或因使用故
障充电器及不正确的充电器而造成的过充状态。电池包内部电子
装置中任何支持诸如电池电容量测量或充电控制等功能部分的
失效，都可能增大这种风险。这种情况会造成电池包内、外过温。
放电过程中的短路
未加保护的电池包因低电阻元件而被“硬”短路
时，典型地能传递几十安培的短路电流。耗散在
电芯内部阻抗中的功率导致电芯温度上升。其严
重程度取决于电池包的热特性和电芯的化学体
系。
当金属物体，如钥匙链桥接电池包的外露端子时
会发生意外短路。这种短路造成的升温足以损坏
电芯、其他元件或包装材料。
至少会使电池包性能下降，部分电池包可能出现
热失控，导致泄漏或冒烟。
如果未加保护的电池包因具有少量电阻的元件
而被“软”短路，如数百毫欧，这种危险从耗散
在电芯中的功率变为耗散在短路元件中的功率。
试验表明，电阻型短路元件在这种情况下会达到
600℃以上的温度，可能点着周边的可燃材料。
电池包过充
不同化学体系的电池需要特定的充电曲线，以实
现优化性能、降低危险的效果。如果不符合这条
曲线，就会出现过程状态。电池包过充的主要原
因有：
• 充电失控——电池包充满后，充电器无法停止
对其输出电流。这是由一种充电器故障引起的典
型情况。
• 误充发生在电池包在错误条件下充电时，比如
使用不正确或有故障的充电器。这种情况的主要
原因是使用了非原厂或不兼容的充电器。由于电
芯以及充电器设计的固有属性（存在差异），因
此，使用某些非原厂配件会对产品的可靠性或安
全性造成影响。
电芯过充的起因可能有过流或过压，或二者兼而
有之。如果允许电流或电压超过规定值，会造成
电芯温度明显升高。
典型过充故障中，当满充电芯上的过压造成电芯
化学性能衰减时，电芯温度升高。当电路中包含
PPTC (正温度系数聚合物) 元件，如PolySwitch
元件时，PPTC元件的温度会随电芯温度升高而
相应升高，该元件动作所需的电流较低。
锂离子及锂-聚合物电池包的设计及元件选型
图1为针对移动电话应用的典型单芯锂离子电
池包示意图。锂离子电池包一般包括一个主动过
压、欠压和过流检测安全电路（IC和MOSFET）
作为主电池盒保护和一个串联的PPTC装置作
为二级保护。
尽管半导体电路被认为比较可靠，但也存在会发
生一次保护失效的情况，例如静电放电过多、高
温高压或短路期间的振荡。这种情况下，PPTC
装置会在充电和放电时对电池提供过温保护以
及冗余过流保护。
但是，具体测试每种保护方案是评价其效果的最
佳办法。
对于锂离子或锂-聚合物基电池包，建议使用
PolySwitch VTP, VLR, VLP 或MXP自恢复装置
（自恢复保险丝）。PolySwitch元件的低电阻可
以克服由MOSFET引入的额外串联电阻，而该
元件的低动作温度有助于在过充时对热失控提
供保护。与表面安装的装置不同，自恢复装置焊
接在电芯体上，有助于改善从过热电芯向
PolySwitch元件的热传递，从而使热感应加快。
PolySwitch元件具有各种形状系数和电流等级。
它们是针对特定电池化学体系和使用曲线而设
计的。如图2、图3所示，这种装置是朝着电阻
更低、形状系数更小、热保护更好的方向而发展
演化的。
图1 典型单芯锂离子电池包电路保护示意图
【图例】PolySwitch Device= PolySwitch装置
Li-ion/Li-Polymer Cell=锂离子/锂-聚合物电芯
Control IC=控制IC Thermistor=热敏电阻
Ident=
保护需求与电芯化学体系有关，精密保护需求应
从电芯厂家获得。最后，电池包设计人员必须决
定他们的应用需要采用什么保护等级，而只有一
种系统测试能够判定某特定保护装置是否合适。
设备厂家提出的建议对于缩小保护方案是有帮
助的，而比较其他电池包保护方案可以为进一步
研究提供很好的思路。
图2 针对具体电池包需求可提供完整系列的
PolySwitch自恢复元件
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