Protección de puertos
Con el estándar de conexión USB-C para muchos sistemas de carga de iones de litio, la protección del puerto es crucial para la seguridad general del dispositivo.
En este caso, los fusibles electrónicos pueden interrumpir la corriente con la misma eficacia que un fusible convencional y restablecerse cuando haya pasado el estado excepcional.
Proporcionan protección de circuitos contra amenazas como sobrecargas, cortocircuitos, sobretensiones de entrada y corriente de entrada excesiva. También se puede implementar la protección contra corriente inversa, que a veces requiere un MOSFET externo adicional.
La protección mediante un fusible electrónico ofrece ventajas de rendimiento, como una respuesta rápida en caso de estados de funcionamiento peligrosos, así como un diagnóstico en tiempo real que se puede utilizar para deducir información sobre el estado de la batería y la carga.
El control de la temperatura también se puede aplicar para la protección de puertos, usando dispositivos como los indicadores de temperatura setP de Littelfuse. Estos dispositivos están diseñados para proteger sistemas de 100 W o más y cumplen con los requisitos específicos de la interfaz USB tipo C. Se pueden usar con conectores USB-C y cargadores con cables de tipo C cautivos. Los indicadores de temperatura setP de Littelfuse pueden reemplazar una combinación de un interruptor limitador de corriente y un dispositivo PPTC, además de evitar las pérdidas I2R al sistema.
Una solución de protección completa para las baterías de iones de litio y los circuitos asociados, además de las conexiones externas, como un puerto de carga USB de tipo C, también debe proteger contra sobretensiones y descargas electrostáticas (ESD). Una matriz de diodos TVS, como la serie SP1006 de Littelfuse, aprovecha la tecnología de silicio contra avalanchas para proteger contra sobretensiones de alta potencia y cumple con las especificaciones aplicables de la IEC 61000. La protección ESD cumple con la norma IEC 61000-4-2 hasta ±30 kV por contacto y ±30 kV por aire, y dispone de protección contra transitorios eléctricos rápidos de hasta 40 A, que cumple con la IEC 61000-4-4, y de protección contra rayos que cumple con la IEC 61000-4-5.
La figura 2 muestra cómo se implementan los dispositivos de protección para proporcionar protección a las celdas, al paquete de baterías y a los puertos.
Conclusión
Las baterías de iones de litio son la energía portátil de primera elección para aplicaciones comunes, como herramientas eléctricas inalámbricas y movilidad eléctrica. Para aprovechar su rendimiento duradero, se deben implementar medidas de seguridad en el paquete de baterías y en cualquier puerto externo con el fin de evitar que las celdas se sobrecalienten, lo que puede provocar una fuga térmica, con el consiguiente riesgo de incendio o explosión. El sobrecalentamiento puede estar causado por una tensión de carga excesiva, una descarga excesivamente rápida o de gran alcance, cortocircuitos o una corriente de carga excesiva.
Se requiere una combinación de dispositivos de protección que operen a varios niveles, desde la protección de celdas individuales hasta la protección del paquete de baterías y los circuitos BMS, así como los puertos externos. Estos pueden comprender dispositivos habituales como fusibles electrónicos, PPTC y diodos TVS, así como protectores de batería que combinan una protección contra sobrecorrientes y sobretensiones e indicadores de temperatura que combinan las funciones de un limitador de corriente y un PPTC en un solo dispositivo.
Al respetar las normas de seguridad, con la implementación de los dispositivos de protección de circuitos apropiados y el cumplimiento de las pautas de carga y uso recomendadas, los riesgos asociados con las baterías de iones de litio se pueden gestionar de manera efectiva, lo que garantiza su funcionamiento seguro.
