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使用锂离子技术实现电池充电器51搜

发布时间:2019-10-18 16:10:54 阅读: 来源:汗布厂家

使用锂离子技术实现电池充电器

生意社05月20日讯

本文中,我们将举例说明如何使用锂离子技术来实现电池充电器。锂离子电池充电器通常采用恒流(CC) -恒压(CV)充电曲线。充电过程会经历几个不同的阶段,在确保电池容量充满的同时要符合特定的安全规则。CC-CV曲线包括以下几个阶段:

1.预充

2.激活

3.恒流

4.恒压

充电开始为预充阶段,以检查电池状况是否良好。在此阶段中,通常给电池提供电池容量5%到15%的少量电流,如果电池电压上升到2.8V以上,则认为电池状况良好,可以进入到激活阶段。在此阶段中,给电池提供相同的电流,但会持续更长的时间。当电池电压上升到3V以上,则启动快充,并提供等于或低于电池容量的恒定电流。当电池电压上升到完全充电电压(4.2V)时或出现超时情况(不管哪一种情况先出现),恒流阶段结束。电池电压到达完全充电电压时,充电进入到恒压阶段,且电池电压保持恒定。要做到这一点,充电电流必须随着时间的推移而降低。这一阶段的充电过程相比于其它充电阶段而言所需的时间最长。在这个过程中,当充电电流降到“结束电流”限度以下,通常为电池容量的2%,则电池充满,充电过程结束。请注意,充电过程中每个阶段都有一个时间限制,这是一个重要的安全特性。

为了实施这一充电曲线,必须随时了解电池电压和充电电流。此外,还要检查电池的温度。因为在充电时,电池往往会变热。如果温度超过电池的规定限额,就可能对电池造成损害。

就电池充电器的实现方案而言,用户可有两个选择。一是采用专门的电池充电器IC,二是采用更加通用的微控制器。第一种方案能快速解决问题,但其可配置性和用户界面选项(LED指示灯)有限。第二种方案采用微控制器,设计的时间会稍微长一些,但能提供可配置性选项,并且还能集成其它功能,如电池充电状态(SOC)计算以及通过通讯接口向系统中的主机处理器发送信息等。此外,微控制器不能提供充电器所必需的电源电路系统,而且还需要外部BJT或MOSFET。不过这些电源组件的成本相比于微控制器或专门的充电器IC而言要低得多。

充电器架构

我们从充电曲线可以看出,单节锂离子电池充电器需要可控的电流源。电流源输出应当根据电池状态而改变。考虑到上述要求,基于微控制器的实施方案需要以下功能模块:

1.电流控制电路

2.电池参数(电压、电流、温度)测量电路

3.充电算法(用于实现CC-CV充电曲线)

电流控制电路可采用电压源和电流反馈技术进行构建。其工作原理类似于典型的负反馈控制系统。允许充电电流通过小电阻以获得反馈,从而产生一定的电压。

电压源可采用两种方法进行创建:

1.线性拓扑结构

2.开关:降压或升压拓扑结构

线性拓扑结构采用线性模式的串联导通元件(BJT或MOSFET)。

通过控制串联导通晶体管Q1的偏置实现对充电电流的控制。可使用数模转换器(ADC)或脉宽调制器(PWM)配合外部RC低通滤波器来控制偏置。线性方法适用于充电电流(

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