充電電池CCR充電解決方案

標(biāo)簽：模擬 電子 IT  電路

對(duì)于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)(DSC)、音樂(lè)播放器等便攜設(shè)備中常見(jiàn)的單節(jié)鋰離子電池等而言，充電一直是一個(gè)頗有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，因?yàn)榧纫獫M足特定應(yīng)用要求，又要確保安全和無(wú)故障的充電操作。本文將討論怎樣將安森美半導(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，為其提供了終止充電的簡(jiǎn)單控制器。

電池種類及充電技術(shù)選擇

三種最常見(jiàn)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”定義了1.0小時(shí)的電池容量。例如，一個(gè)額定值為800 mAh(毫安時(shí))的電池可以用0.5C充電，因而使電池完全充電需要以400 mA充電電流充電超過(guò)2個(gè)小時(shí)。圖1是充電電路的基本框圖。

圖1：充電電路基本框圖

1) 鎳氫和鎳鎘電池

鎳氫電池的額定電壓為1.2 V/節(jié)，應(yīng)該用高達(dá)1.5-1.6 V/節(jié)的電壓充電。要決定何時(shí)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(cè)、負(fù)Δ電壓、Δ溫度(dT/dt)、溫度閾值和定時(shí)器。對(duì)于高端充電器這些技術(shù)都有可能組合用在一個(gè)充電器當(dāng)中。

CCR充電器是一個(gè)峰值電壓檢測(cè)電路，可在預(yù)定峰值終止充電，為上述電池的充電提供了一個(gè)合適的解決方案。其預(yù)定峰值電壓為1.5 V/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(duì)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(guò)涓流充電將電池充電至4.2 V/節(jié)。在充電過(guò)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(huì)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(gè)問(wèn)題，高端充電可使用智能IC(如安森美半導(dǎo)體的NCP1835B)來(lái)監(jiān)視和控制鋰離子電池的充電過(guò)程。

恒流穩(wěn)流器(CCR)充電電路設(shè)計(jì)

本文討論的CCR控制器沒(méi)有使用涓流充電，因此消除了可能自燃的問(wèn)題，讓電池處在一個(gè)安全工作區(qū)有助于提高電池的使用壽命。不過(guò)，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。它可在其參考引腳提供一個(gè)恒定的2.5 V輸出。當(dāng)如圖2所示連接兩個(gè)外部電阻時(shí)，參考電壓可以選為2.5 V至36 V。出于我們的目的，我們將R2設(shè)置為1.0 kΩ，并將Rref調(diào)整到我們想要匹配的參考電壓。用來(lái)得出R2/Rref比率的公式是：