電池充電及保護電路

1. Li+電池保護電路

鋰離子（Li+）電池雖然具有能量密度高、使用壽命長、無記憶效應(yīng)、自放電量較低及單節(jié)電池電壓高等諸多優(yōu)點，但在使用時需嚴格注意過壓保護、 過放電保護和過流保護，而且對保護電路的精度要求也較高，圖1所示電路是利用MAX1666構(gòu)成的一個完整的Li+ 電池保護器。MAX1666S/V/X可分別為2節(jié)/3節(jié)/4節(jié)Li+電池組提供保護，其中包括：過充電保護、過放電保護、電池失配保護以及過流保護。 過壓檢測功能還可有效避免電池組中的任何一節(jié)電池出現(xiàn)過充電，當電池電壓超出設(shè)置門限時，,輸出高電平，場效應(yīng)管Q2、Q3 被斷開而終止充電過程，輸出低電平，向電池組控制器發(fā)出報警信號。電池最高電壓門限由外部電阻R1、R2確定，其可設(shè)置范圍為4V～4.4V。

欠壓檢測電路可用于防止電池出現(xiàn)過放電現(xiàn)象，當檢測到電池電壓低于所設(shè)置門限時，UVO,,輸出高電平，保持低電平，開關(guān)管Q3、Q1 開路，Q2導通，電池處于涓流充電狀態(tài)，使電池電壓得以恢復。電池低電壓檢測門限可通過R3、R4設(shè)置，設(shè)置范圍為2V～3V。

當電池組中任意兩節(jié)失配時，、、U-VO和均為高電平，相應(yīng)的開關(guān)管Q1～Q3均斷開，為低電平從而向控制器發(fā)出中斷信號。 適配電壓檢測門限可由R5、R6設(shè)置。

2. 結(jié)構(gòu)緊湊的Li+電池充電器

鋰離子電池（Li+）以其高能量密度和高性能被廣泛應(yīng)用于手機、PDA、筆記本電腦等產(chǎn)品中。圖2所示電路是一種結(jié)構(gòu)緊湊的單節(jié) Li+電池充電電路，圖中的墻上適配器為6VDC/800mA限流型電壓源，MAX1679內(nèi)置充電終止檢測電路和充電過程控制器， 插入電池或給充電器上電都將啟動一次充電過程。一次完整的充電過程包括：①初始化充電過程；在該過程中系統(tǒng)以較小的充電電流為電池充電， 以使用率電池電壓大于2.5V。如果溫度范圍超出2.5℃到47.5℃，充電器則處于等待狀態(tài)。②快充過程；當快充開始后，MAX1679打開外接的P 溝道場效應(yīng)管，快充電流由外部限流型充電電源決定。一旦系統(tǒng)檢測到電池電壓達到Li+電池充電終止門限電壓時，快充結(jié)束。充電終止門限電壓由電阻確定。 ③脈沖充電過程；快充過程結(jié)束后，系統(tǒng)進入脈沖充電過程，MAX1679每隔2ms檢測一次電池電壓，電池電壓小于終止門限時，外部 P溝道場效應(yīng)管導通，電池電壓大于終止門限時，P溝通道場效應(yīng)管（P1）斷開，在脈沖充電過程接近結(jié)束時， P溝道場效應(yīng)管的斷開時間遠遠大于接通時間。

該電路除了具有電池電壓檢測外，MAX1679還具有超時檢測和溫度檢測功能，這可為電池提供二次保護。需要檢測溫度時，應(yīng)在 THERM引腳與BATT-引腳間接一熱敏電阻，并將熱敏電阻靠近電池安裝。當TSEL引腳接BATT+、ADJ或 GND時，所對應(yīng)的充電限制時間為2.8小時、3.75小時和6.25小時。選擇P1時要考慮漏源間的擊穿電壓、最小導通門限電壓、額定電流及功率損耗等參數(shù)， 漏源擊穿電壓至少要高于開路狀態(tài)下墻上適配器電壓的25%。

圖2中的LED用于指示充電狀態(tài)，LED閃爍頻率與充電狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系如表1所列。

3. Nicd電池充電器

鎳鎘（Nicd）電池是最早應(yīng)用的可充電電池，其能量密度和重量密度相對較低，但是，由于成本較低， 目前仍在許多產(chǎn)品中被選用，如無繩電話、便攜式儀表等。Nicd電池充電終止檢測方式一般采用-△V 檢測、超時檢測、電池溫度檢測和電池溫度上升率檢測。在快充方式下，通常選用-△V檢測與超時、溫度檢測相配合的方式。

圖3為利用MAX713構(gòu)成的Nicd電池單機充電器，可充1至16節(jié)電池。圖中， MAX713內(nèi)置充電終止檢測算法（-△V檢測、超時檢測、電池溫度檢測），快速充電結(jié)束后可自動切換到涓流充電，以補充 Nicd電池的自放電。DCIN接墻上適配器的輸出，墻上適配器的最低輸出電壓應(yīng)高于：2V+（1.9V×電池節(jié)數(shù)）；最高電壓取決于P 溝道MOSFET的擊穿電壓和輸入旁路電容的耐壓值。當DCIN低于15V時，MAX713的DRV引腳直接與Q1、Q2連接；DCIN高于15V 時，接入Q3；R4用于為Q1、Q2提供適當?shù)碾妷簲[幅。限流二極管D4擴大了輸入電壓范圍，并為MAX713內(nèi)部并聯(lián)穩(wěn)壓源提供固定的8mA 電流，如果墻上適配器提供的輸出電壓范圍較窄，則可以用電阻替代D4。 根據(jù)所要求的充電速率和電池容量可算出所要求的充電電流，由公式可確定限流電阻的大小。改變PGM0～PGM4的接法可設(shè)置電池節(jié)數(shù)和充電限制時間(參考表2、表3)。圖3中L1的電感量為220μH,飽和電流為1.5A。該電路對電感值的要求并不嚴格，電感值越大，電流紋波越小。

為Nicd電池充電時，不完全放電會使電池的鎘陽極變?yōu)殒k氧化物，從而造成電池端電壓下降，為消除電池的記憶效應(yīng)，圖 3中虛線框內(nèi)的預處理電路能夠使電池充電前完全放電。如用MAX712替代MAX713，并去掉虛線框內(nèi)電路，則圖3也可用于NiMH電池的充電。