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安森美針對充電電池的低成本CCR充電解決方法

鉅大LARGE  |  點擊量:1095次  |  2020年06月04日  

關(guān)于手機、數(shù)碼相機(DSC)、音樂播放器等便攜設(shè)備中常見的單節(jié)鋰離子電池等而言,充電一直是一個頗有挑戰(zhàn)性的問題,因為既要滿足特定應(yīng)用要求,又要確保安全和無故障的充電操作。本文將討論怎么樣將安森美半導(dǎo)體的恒流穩(wěn)流器(CCR)用于可充電電池的低成本充電電路,為其供應(yīng)了終止充電的簡單控制器。


電池種類及充電技術(shù)選擇


三種最常見的充電電池分別是鎳金屬氫化物(NiMH)、鎳鎘(NiCad)和鋰離子(Li-ion)。電池充電速率用字母C表示。C含義了1.0小時的電池容量。例如,一個額定值為800mAh(毫安時)的電池可以用0.5C充電,因而使電池完全充電要以400mA充電電流充電超過2個小時。圖1是充電電路的基本框圖。


1)鎳氫和鎳鎘電池


鎳氫電池的額定電壓為1.2V/節(jié),應(yīng)該用高達1.5-1.6V/節(jié)的電壓充電。要決定何時中斷充電有幾種不同技術(shù)可以采用,其中包括:峰值電壓檢測、負Δ電壓、Δ溫度(dT/dt)、溫度閾值和按時器。關(guān)于高端充電器這些技術(shù)都有可能組合用在一個充電器當(dāng)中。


CCR充電器是一個峰值電壓檢測電路,可在預(yù)定峰值終止充電,為上述電池的充電供應(yīng)了一個合適的解決方法。其預(yù)定峰值電壓為1.5V/節(jié),可將電池充電至約97%的程度。鎳鎘電池可以使用該電路充電。其表現(xiàn)與鎳氫電池非常相似,所以這種方法很合適。


2)鋰離子電池


對鋰離子電池而言,常用的充電方法是在0.5C到1C條件下通過涓流充電將電池充電至4.2V/節(jié)。在充電過程中,鋰離子電池的溫升應(yīng)保持在低于5℃,較高的溫升表明可能會引發(fā)自燃。涓充部分的充電周期電池溫升最大,最有可能自燃。由于這個問題,高端充電可使用智能IC(如安森美半導(dǎo)體的NCp1835B)來監(jiān)視和控制鋰離子電池的充電過程。


恒流穩(wěn)流器(CCR)充電電路設(shè)計


本文討論的CCR控制器沒有使用涓流充電,因此消除了可能自燃的問題,讓電池處在一個安全工作區(qū)有助于提高電池的使用壽命。不過,不使用涓流充電,電池將只能充電到約85%的程度。


1)設(shè)置參考電壓


利用三端可編程分流穩(wěn)壓器TL431可以設(shè)置參考電壓。它可在其參考引腳供應(yīng)一個恒定的2.5V輸出。當(dāng)如圖2所示連接兩個外部電阻時,參考電壓可以選為2.5V至36V。出于我們的目的,我們將R2設(shè)置為1.0kΩ,并將Rref調(diào)整到我們想要匹配的參考電壓。用來得出R2/Rref比率的公式是:


連接到TL431陰極的電阻用來限制電流,并將參考電壓與輸入電壓分開。


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