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(多图) 针对充电电池的低成本CCR充电解决方案

安森美半导体?? 2012年08月22日 ?? 收藏0
  对于手机、数码相机(DSC)、音乐播放器等便携设备中常见的单节锂离子电池等而言,充电一直是一个颇有挑战性的问题,因为既要满足特定应用要求,又要确保安全和无故障的充电操作。本文将讨论怎样将安森美半导体的恒流稳流器(CCR)用于可充电电池的低成本充电电路,为其提供了终止充电的简单控制器。

电池种类及充电技术选择

  三种最常见的充电电池分别是镍金属氢化物(NiMH)、镍镉(NiCad)和锂离子(Li-ion)。电池充电速率用字母“C”表示。“C”定义了1.0小时的电池容量。例如,一个额定值为800 mAh(毫安时)的电池可以用0.5C充电,因而使电池完全充电需要以400 mA充电电流充电超过2个小时。图1是充电电路的基本框图。

图1:充电电路基本框图
图1:充电电路基本框图

  1) 镍氢和镍镉电池

  镍氢电池的额定电压为1.2 V/节,应该用高达1.5-1.6 V/节的电压充电。要决定何时中断充电有几种不同技术可以采用,其中包括:峰值电压检测、负Δ电压、Δ温度(dT/dt)、温度阈值和定时器。对于高端充电器这些技术都有可能组合用在一个充电器当中。

  CCR充电器是一个峰值电压检测电路,可在预定峰值终止充电,为上述电池的充电提供了一个合适的解决方案。其预定峰值电压为1.5 V/节,可将电池充电至约97%的程度。镍镉电池可以使用该电路充电。其表现与镍氢电池非常相似,所以这种方法很合适。

  2) 锂离子电池

  对锂离子电池而言,常用的充电方法是在0.5C到1C条件下通过涓流充电将电池充电至4.2 V/节。在充电过程中,锂离子电池的温升应保持在低于5℃,较高的温升表明可能会引发自燃。涓充部分的充电周期电池温升最大,最有可能自燃。由于这个问题,高端充电可使用智能IC(如安森美半导体的NCP1835B)来监视和控制锂离子电池的充电过程。

恒流稳流器(CCR)充电电路设计

  本文讨论的CCR控制器没有使用涓流充电,因此消除了可能自燃的问题,让电池处在一个安全工作区有助于提高电池的使用寿命。不过,不使用涓流充电,电池将只能充电到约85%的程度。

  1) 设置参考电压

  利用三端可编程分流稳压器TL431可以设置参考电压。它可在其参考引脚提供一个恒定的2.5 V输出。当如图2所示连接两个外部电阻时,参考电压可以选为2.5 V至36 V。出于我们的目的,我们将R2设置为1.0 kΩ,并将Rref调整到我们想要匹配的参考电压。用来得出R2/Rref比率的公式是:

  

图2:参考电压的设置
图2:参考电压的设置

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充电控制器? 锂离子电池? CCR? 恒流稳流器?

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