低成本但高性能有效应对EN62368锂电池充电过热保护的线路设计

低成本但高性能有效应对EN62368锂电池充电过热保护的

线路设计

欧盟新安全规定（LVD）条例EN62368将于2021年强制执行，其要求同旧例EN60065有较多的不同，如防火等级的要求提升，锂电池充电过热保护等等。本文是针对锂电池充电过热保护这个要求提供有效但成本低廉且线路，底板改动小的线路设计方案。

行业现在主要有两种应对的方案一个是简单的在电池包里电池的供电线串一个PTC来实现保护功能，第二种是使用NTC来实现过热保护的功能。

第一种串PTC的方案成本高，体积大，隐患多，具备RoHS, Reach等欧盟环保要求的PTC

温控开关市面参考价格大概1.2元。在原来电池包上增加PTC温控开关需要更新电池的IEC62133报告，这个要产生额外的费用也需要数周的时间。最大的问题是这器件的特性：

因为PTC温控开关其实就是双金属片做成的热敏开关，温度达到动作温度就会断开（常闭型）,当温度降低到恢复温度时就会恢复导通。其动作温度有+/-5°C的误差，锂电池的充电最高安全温度是45°C (超过这个温度给他充电的话就会出现充不饱，有效放电时间缩短和电池循环使用寿命缩短，提早报废等质量问题)。按温度来说应该选择45°C的PTC, 但由于他的动作温度有+/-5°C的误差导致有可能等温度达到50°C才启动保护导致测试失败。其实最大的问题是他的恢复温度，比动作温度低20°C而且有+/-15°C的误差，也就是说可能比标定温度低35°C才能恢复。譬如45°C的PTC有可能需要等温度降低到10°C才能恢复导通，这样就会产生很大的麻烦。因为该方案是在电池供电线上串PTC，这样其动作时产品不单不

能充电也不能放电。即如果出现上述情况时机器就无法使用导致客户投诉！即便气温比较低的欧洲产品运输，存储时也很容易达到PTC的动作温度从而产生误动作。有些厂家简单粗暴的改用50甚至55°C的PTC同时篡改电池规格书提高锂电池的最高充电温度来对付EN62368条例。这样的确减低误动作机会但同时令EN62368条例这项功能规定（防止锂电池充电温度过高而损坏）失去了意义！再者即便改用55°C PTC他的动作温度为50~60°C，要知道一般高温存储测试是60°C中进行，那说明这个实际上也是很大机会在产品运输存储时触发PTC导致其无法工作的。

第二种使用NTC的方案成本低（贴片NTC就几分钱一个）且反应快实时控制好，没什么

缺点但需要充电管理芯片或主控IC，单片机等来支持。如为多节锂电充电的开关式充电IC: CN370X

这类充电管理IC已经有NTC检测功能，只要增加一个NTC并调节一下参数就可以轻松通过EN62368该项测试。因为NTC反应快可以实时侦测环境温度系统恢复也很快不用担心要等温度降低很多才能恢复工作。

但市面上很多常用的充电管理IC并不带NTC温度控制功能，如蓝牙音箱常用的为单节锂电池充电IC： IN4054

以下是增加额外NTC控制线路的充电线路：

就增加U1（TL431），Q2(SS8550)，R110(10K)，R111(330R)，R112(5K1)和RT(10K欧NTC)。10K欧的NTC在市面上最普遍，以下是我们选用的NTC的阻温特性表截图：

电路工作原理：

RT (NTC)作温度探测，R112（5K1）是他的偏流电阻，调节R112的阻值可以设定保护温度（因锂电池的最高充电温度是45°C，我们该线路设定保护温度为44°C）。U1（TL431）是触发控制器件，R111（330R）是U1驱动限流电阻，控制其导通时的工作电流，Q2（SS8550）充电控制开关三极管，R110(10K) 是他的偏置电阻，用以U1关断时彻底关断Q2。R110及R111的阻值根据Q2使用哪款三极管来定。当温度正常时U1一脚电压会高于2.5V，这样U1就会进入导通状态，带动Q2导通，充电线路正常工作。当环境温度升高到保护温度时，NTC阻值变小让U1一脚电压低于2.5V导致U1动作关断，这样Q2也会关断从而实现保护作用。

Q2可根据充电电流来选择，如果充电电流低于500mA，可选用SOT-23的S8550，PCB板占用空间非常小：

当电流大于500mA而小于1.5A时可以选用SOT-89的SS8550:

如果电流更大则可以使用2SB772等电流更大的三极管。

这样就只需要增加三四毛钱的成本就可以完美满足EN62368规定的锂电池充电过热保护的要求。另外新增器件的PCB占用空间非常小又无需考虑改模固定等问题非常适用于蓝牙音箱蓝牙耳机等产品。

作者：梁铭枢

日期：14-11-2020