基于MAX1501的鋰離子電池充電器的研制

1　引言

　　近幾年來，隨著各種便攜式設備（如手機、筆記本電腦 、攝像機 、數(shù)碼相機 、PDA 等）的不斷推出 ，對電池的要求也隨之提高。以前，在這類應用中，NiMH電池和NiCD電池，以其低價格占有較大優(yōu)勢；但隨著便攜式設備對體積/重量的要求越來越苛刻，工作和待機時間越來越長以及Li電池成本的不斷降低，使 Li電池的優(yōu)勢性能在這類應用中得以充分的展示，被廣大電子設計工程師和消費者所接受。隨著Li電池性能的不斷提高和成本的進一步降低，Li電池將在許多應用中取代NiCD和NiMH電池 。

　　雖然鋰離子電池有以上種種優(yōu)點和良好的市場前景，但它對充電電路的要求比較高，在使用過程中要避免出現(xiàn)過充電和過放電的現(xiàn)象。鋰離子電池的充電過程如圖１所示，在一個充電周期內(nèi)，鋰電池在充電開始之前需要檢測電池的電壓和溫度，判斷是否可充電，如果電池電壓或溫度超出允許范圍，則禁止充電。每節(jié)電池的允許充電電壓為2.5-4.2V，溫度為2.5-50℃。在電池處于深放電的情況下，必須要求充電器具有預充過程，使電池滿足快速充電的條件，然后根據(jù)電池廠商推薦的快速充電速度對電池進行恒流充電，電池電壓緩慢上升；一旦電池電壓達到所設定的終止電壓（一般為 4.1V 或4.2V），恒流充電終止，充電電流快速衰減，充電進入滿充過程；在滿充過程中，充電電流逐漸衰減，直到滿充時間超時，轉(zhuǎn)入頂端截止充電；頂端截止充電時，充電器以極小的充電電流為電池補充能量；頂端截止充電一段時間后，關(guān)閉充電。

2　MAX1501簡介
　　
　　MAXIM公司的MAX1501是一種全新的溫度調(diào)節(jié)線性充電器采用16引腳TQFN封裝，可為鋰離子、鎳鎘、鎳氫電池進行充電.MAX1501的特點及其引腳功能。它具有如下特點：

　　1.獨立運行或由微處理器控制的線性充電方案；

　　2.輸入大于6.5v時充電停止；

　　3.電流檢測監(jiān)視器輸出；

　　4.電池電壓下降4v以下后自動啟動充電；

　　5.無電池時仍然保持穩(wěn)定輸出；

　　6.集成了PMOSFET.反向阻斷二極管和檢測電流電阻；

　　7.薄型QFN封裝的多化學類型充電器。

3　MAX1501引腳功能

　　INP：高電流充電輸入；

　　IN: 低電流充電輸入；

　　GND： 地.連接外部開關(guān)到地；

　　SETI：電流傳感跨導放大輸出；

　　VL： 線性輸出調(diào)整器；

　　TMAX： 輸入最大充電時間選擇(僅對max1501)；

　　IC：　 MAX1501Z的內(nèi)部連接.隨浮動；

　　FULLI： 最大關(guān)閉電流選擇輸入；

　　TEMP：衰耗溫度選擇輸入；[!--empirenews.page--]

4　鋰離子電池充電器的研制

　　MAX1501的最典型的應用是能夠用10%的快速充電電流對鋰離子電池進行預充電，用一個軟啟動系統(tǒng)持續(xù)增加充電電流。以每20ms增加10%直到電壓達到2.8V，當電池電壓達到規(guī)格電壓4.1V/4.2V時進入常壓狀態(tài)并且減少充電電流。在SETI與地之間設置一個晶體管來控制快速充電電流，并且通過減少輸入電流使MAX1501遠離過熱，溫度調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)MAX1501的溫度。當?shù)竭_頂端關(guān)斷電流的關(guān)斷值時RLED腳作用一個高阻抗進入低維護狀態(tài)。 當電池電壓低與95%時，通過設置SELV可以自動進行在充電。


　　（1）設置充電電流

　　設定電阻充電電流根據(jù)下列公式


　　（2）設置電容

　　為了獲得合適的穩(wěn)定性，可以用一個陶瓷電容最常用10uF 5R陶瓷電容來連接BATT到GND。將IN和INP連接起來并且到GND用1uF的陶瓷電容。由于過高輸入電壓或過高充電電流，可用更大的輸入途徑電容來降低噪聲。

　?。?）設置溫度調(diào)節(jié)

　　在邏輯輸入條件下設置規(guī)則的死機溫度，MAX1501通過降低充電電流來限制由TEMP設定的死機溫度值。MAX1501運行正常，溫度環(huán)路不會顯示異常情況。TEMP允許在提供過多的能量損失的保護的前提下將充電電流擴展到最大限度。

　　（4）設置充電時間

　　在TMAX邏輯輸入條件下設置最大充電時間。TMAX限制充電周期用來保護電池充電過長。將TMAX與GND連接起來可將最長充電時間設置為三小時。將TMAX懸空可將最大充電時間設置為4.5小時。將TMAX和VL連接起來可將最長充電時間設置為6小時。

　?。?）綜述討論

　　MAX1501和一個微處理器相結(jié)合從而決定它有很好的充電方案專用的熱調(diào)節(jié)電路用來限制電路節(jié)點溫度，當快速充電或當環(huán)境溫度很高的時候確保最大充電電流不會損壞充電器，在沒有電池的情況下MAX1501提供可調(diào)節(jié)的輸出電壓，在允許電池充電的情況下這個裝置有較高的適應性, 安全時間內(nèi)可以提供一個可調(diào)整的快速充電電流,頂端關(guān)斷電流,.并且有熱量方嵌條調(diào)整點.其它特點包括輸入電量檢測并且有輸入低的過壓保護和規(guī)定了較低的控制輸入.MAX1501能夠接受一個4.5V到13V的電壓供電.但是當輸入電壓超過6.5伏時為了防止過多的能量消耗MAX1501充電停止.MAX1501擴大了溫度范圍(-40°C to +85°C)并且體積也減小了.

5　結(jié)束語

　　本文介紹了一種采用ＭＡＸ1501 充電控制芯片設計的簡單實用的鋰離子電池充電器，最后對電路的特性及充電參數(shù)的設置進行了分析。