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(多图) 锂离子电池充放电安全及电池检测设计

新电子 钟建尧?? 2014年08月06日 ?? 收藏2

锂离子电池充电器首重安全

充电器是将电池充至其额定电压的设备,而锂离子电池充电器必须具备以下几点特性:

.可提供固定电流给充电电池

当电池电压到达最大值且不再上升时,其充电电流便会开始下降,如此可避免对电池过度充电,造成电池损伤;当充电电流降至一定程度时,充电器将停止充电。

.确保电池具备可使用电压

电池在充电完成后,若长时间放置不使用会有自然放电的情形出现,为避免电池过度自放电导致电池电压下降,当电池电压低于所设定电压时,充电器会重新开始对电池充电,确保电池在使用时还能维持一定电压。

四阶段充电简述

以下使用沛亨半导体的充电集成电路(IC)--AIC6511做锂离子电池充电简介,图1为锂离子电池充电曲线图:

图1 锂离子电池充电曲线图
图1 锂离子电池充电曲线图

.Trickle Charge or Pre-Charge

此时的锂离子电池电压小于3伏特(V),当充电器开始对电池充电时,因锂离子电池的特性,其内部阻抗会很大,故充电器会先以一微小电流对电池进行充电,此时电池电压持续上升。

.定电流充电(Constant Current Charge, CC Charge)

当电池充电电压上升至约3伏特时,充电器改以最大充电电流对电池进行定电流充电,此时电池电压持续上升。

.定电压充电(Constant Voltage Charge, CV Charge)

当电池充电电压上升至接近锂离子电池的饱和点电压约4.2伏特时,充电器改以定电压模式对电池进行充电,此时充电电流开始下降。

.Charge Full

当充电电流降至微小电流时,充电器停止对电池充电。

电池在充电完成后,若长时间放置不使用会有自然放电的情形出现,为避免电池过度放电导致电池电压下降,电源IC在锂离子电池电压降至4伏特时,会重新开始对电池进行CC Charge模式充电,确保电池在使用时还能维持一定电压。

锂离子电池充电周期

因锂离子电池的特性,若锂离子电池在充电之前已深度放电,此时充电器会先以微弱电流对电池进行Pre-Charge充电(各家厂商设定值不同,本文使用范例的充电IC设定值约为10%的最大充电电流),充电时电池电压上升。

当电池电压上升至约3伏特,充电器改以最大充电电流对电池进行CC Charge,电池电压持续上升。

当电池充电电压上升至接近锂离子电池的饱和点电压约4.2伏特时,充电器改以CV Charge对电池进行充电,此时充电电流开始下降,当充电电流降至约等于Pre-Charge电流时,充电器停止对电池充电,即完成充电。

不论是用通用序列总线(USB)或AC电源转换器(Adapter)输入电源对电池充电,当电池开始充电后,若充电时间超过其设定时间,充电器仍然操作于Pre-Charge模式而未进入CC Charge模式,或者仍然操作于CC/CV Charge模式而未进入充电完成状态,则透过IC的充电计时保护功能使充电器停止对电池充电。

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