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对线性、单芯锂离子电池充电器做功能测试的简单装置

Marian Stofka?? Slovak University of Technology?? Bratislava?? Slovakia?? 2007年09月18日 ?? 收藏0

  现在大多数的电池充电器都采用开关模式。但是现在也存在着一种用于现代单芯锂离子的线性IC充电器的合适应用,这种电池的单芯电压为4.2V。此外,适用于单芯锂电池的5VDC供电很普遍。线性充电器用5V电源电压为锂离子芯充电时,效率h大约为4.2V/5V,或84%。虽然这个值还算理想,但实际值会略低于84%因为充电器的控制电路有功耗。不过,其效率仍能与开关模式充电器相比。线性充电器亦提供一些额外的优点。它们几乎不产生 EMI(电磁干扰),它们不需要电感,并且它们需要的电容器数也少于开关模式充电器。

图1用一些现成元件就可以从品质上和定量上检查一个线性单芯锂离子电池充电器的工作情况


  图 1 的测试装置使用了IC1,这是一片用于锂离子电池线性充电器的 Analog Devices ADP2291。该器件采用3mm×3mm LFCSP和QFN 封装。这款IC的小尺寸是很受欢迎的特点,不过它也会带来一个检查问题。焊完IC后,必须对充电电路作一次功能测试。不能光通过目视方法检查焊点,因为它们间距只有0.5 mm。

  为了对图1的充电器电路作测试,我们用一组电解电容器代替锂离子电池,这样大大降低了充电间隔,将测试时间降至秒级。另外,为电容器的充电是一个有明确定义的过程,你

只需采取金属导电方式将电容器短路,从而很方便地除去前面的充放电痕迹。

  另外,线性充电器可以使电容器放电到0V,而锂离子电池则不能。电路上电后,应立刻点亮并接着熄灭LED指示灯,即确认充电器正常工作。用下列方程估计LED点亮的时间:

用下列方程估计LED点亮的时间


  其中VT为2.8V,这是充电器进入其快速充电模式的输出电压阈值;C是连接到输出端的一组电容器的总容量值;IPR是预充电电流;VOUT为4.2V,即充电结束时的标称输出电压。充电电流是预充电模式下充电电流的10倍。当你将IC的ADJ(调整)脚留空时就出现这种情况。方程括号中的第一项对应于预充电间隔,第二项则表示充电间隔。对于0.012F的总电容量,预充电电流为46.5 mA,而LED的发光时间大约为0.76s。

  通过缓慢旋转可变负载电阻器 RL 的动片,可以确定输出阈值电压,即从电阻最小值一直调整到LED熄灭为止。此时断开负载电阻的一端,停止动片,用欧姆表测量其阻值。则预充电电流值就是输出电压除以负载电阻测量值,输出电压为4.2V。对于图中所示元件值,实验确定的44.4 mA预充电电流与电流检测电阻为0.33Ω时的45mA典型值是一致的(参考文献1)。

  可以按下述方法测量阈值输出电压VT的值:从电阻最小值开始旋转负载电阻器的动片,同时用电压表测量充电器的输出电压。当输出电压增加到大约2.6V时,减缓动片的旋转动作,直到输出突然改变为4.2V。用这种方法可以确定的阈值电压为2.75V。

参考文献
1. “Compact, 1.5 A Linear Charger for Single-Cell Li+ Battery,” ADP2291, Analog Devices, 2005.


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锂离子? 电池充电器? 功能测试?

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