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設(shè)備的動力來源--鋰離子充電器

作者:PushekMadaan,RajivBadiger 時間:2013-01-06 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  在本文的第一部分,我們討論了電池類型和它們之間的差別以及如何根據(jù)特定應(yīng)用選擇電池技術(shù)。在這一部分,我們將舉例說明如何使用技術(shù)實現(xiàn)電池

本文引用地址:http://2s4d.com/article/140706.htm

  電池采用恒流(CC)-恒壓(CV)充電曲線。充電過程分為幾個階段,在確保電池容量充滿的同時要符合特定的安全規(guī)則。恒流-恒壓曲線分為以下幾個階段 -

  1. 預(yù)充電
  2. 激活
  3. 恒流
  4. 恒壓

  充電開始為預(yù)充電階段,以檢查電池狀況是否良好。在此階段中,通常給電池提供電池容量5%到15%的少量電流。如果電池電壓上升到2.8V以上,則表明電池狀況良好,可以進入到“激活”階段,在此階段中,給電池提供相同的電流,但會持續(xù)更長的時間。當(dāng)電池電壓上升到3V以上,則啟動快充,并提供等于或低于電池容量的恒定電流。當(dāng)電池電壓上升到完全充電電壓(4.2V)時或出現(xiàn)超時情況(不管哪一種情況先出現(xiàn)),恒流階段結(jié)束。電池電壓達到完全充電電壓時,充電進入到恒壓階段,且電池電壓保持恒定。要做到這一點,充電電流必須隨時間降低。這一階段的充電過程相比于其它充電階段而言所需的時間最長。在這個過程中,如果充電電流下降到“結(jié)束電流”限度以下(通常為電池容量的2%),則電池充滿,充電過程結(jié)束。請注意,充電過程的每個階段都有一個時間限制。這是一個重要的安全特性?! ?/p>

  結(jié)束
  恒壓階段
  恒流階段
  激活階段
  預(yù)充電階段
  電池電壓
  充電電流
  開始
  激活
  快速
  恒定
  結(jié)束
  最大
  充滿電壓
  上升
  再次充電

  圖1:電池的充電曲線

  為了實現(xiàn)這一充電曲線,必須隨時了解電池電壓和充電電流。此外,還必須控制電池溫度,因為在充電過程中,電池往往會變熱。如果溫度超過電池規(guī)定限額,就可能會損壞電池。

  為電池充電時,用戶有兩種選擇:使用專用電池IC或較通用的微控制器。第一種方案能快速解決問題,但其可配置性和用戶接口選項(如LED指示燈)有限。相反,采用微控制器,設(shè)計時間會稍長一些,但可提供多種配置選項,并且還能集成其它功能,如電池充電狀態(tài)(SOC)計算以及通過通信接口向系統(tǒng)的主機處理器發(fā)送信息等。另外,微控制器未配備充電器所需的電源電路,因此需要連接外接雙極結(jié)型晶體管(BJT)或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)。但與微控制器或?qū)S贸潆娖鱅C相比,這些電源組件成本較低。

  充電器架構(gòu)

  從充電曲線中可以看出,單節(jié)鋰離子電池充電器需要可控的電流源,電流源輸出應(yīng)當(dāng)根據(jù)電池狀態(tài)而改變??紤]到上述要求,基于微控制器的實現(xiàn)方案需要以下功能模塊:

  1. 電流控制電路
  2. 電池參數(shù)(電壓、電流、溫度)測量電路
  3. 充電算法(用于實現(xiàn)CC-CV充電曲線)


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