一、背景
当今智能设备的功能逐步强大,用于其充电的充电器小型化、大功率化趋势逐步加强;同时对其充电性能要求,安全要求也不断提升,特别对充电过程中充电器内部出现的微短路等异常状态的保护,避免引起充电器失火的事故,显得格外重要。
充电器微短路:
微短路现象,异常电流在350mA-700mA之间,由于充电器空间狭小引起持续发热,烧毁塑件,融化外壳,从而起火燃烧(充电器本身应该不会起火,而是高温引起周围物品燃烧),造成严重的安全隐患。
微短路原因分析:
1.整流桥堆过压或过电流损坏
整流桥一般都有一个耐压值和一个所能承受的峰值电流,当电网中出现电压不稳、过冲(开机浪涌)或者雷击等外界冲击因素影响的时候,一旦这个值超过整流桥所能承受的最大值,很有可能对其造成不可逆的损伤。
2. 电解电容损坏
-电容本身质量缺陷,造成使用过程中漏电流增大,产生微短路情况
-设计缺陷或使用环境不当,造成过温或者过压,引起电容鼓包,漏电流增大
3. 锡渣造成线路中出现微短路现象
印刷线路中存在瑕疵(如不洁等)造成微短路现象。
二、保护解决方案
1. 普通的电流保险丝和NTC
设计局限性:
适用于10W以上较大体积充电器
保险丝+NTC,成本相对较高
2. 新型复合保护器BTU
工作原理:
一颗保险电阻和一颗温度保险丝的结合体,其在充电器发生微短路时可以实现彻底的安全保护。保险电阻因微短路形成表面温度持续升高,当温度升高传递到温度保险丝设计熔断温度时,温度保险丝熔化,从而起到对充电器的安全保护作用,同时,电阻本身可满足充电器的雷击、浪涌设计要求。
b. 产品特性:
1)更好的抗浪涌特性
单品2.0kv及以上
2)故障电流保护 (过流保护) 3)过温保护 (温度保护:217 ± 1℃)
电阻在距离壳面2mm以上安全距离时,当电阻达到动作温度(一般设定为217度)时,壳面温度
低于120度,而一般ABS材质融化温度为150度,可完全确保外壳的不融化。
4)短路安全保护 (电阻分断保护)
5)体积紧凑,适合小尺寸充电器空间要求。
上图是17种已经成熟的规格,BTU系列的电阻范围是0.1-300Ω
d.复合保护器和其它电路保护元器件的对比
e.产品应用
g. 选型参考
1)温度保护性能可以参考规格书;
2)电流选型参考:
根据I²R=Pe*K计算,I为复合保护器通过的电流,R为电阻值,Pe为额定功率,K为功率随温度折减系数。
例:以一个输出15W(5V3A)的开关电源为例,输入电压AC90~264V,若电路转换效率六级能效最低为81.4%,根据低电压输入时输入电流最大,电路的输入最大电流Imax=P/Umin/81.4%=15/90/81.4%=0.205A,简单选型一般以电路实际最大工作电流的3倍以上参考,0.205*3=0.615A, 所以可以对应选择贝特的2W/3.3Ω系列复合保护器,其相关参数: I^2x3.3=2X1(1为功率温度折减系数,参数表可参考规格书),I=0.778A,(工作环境温度25℃