如何恰当选择锂电池充电系统

充电或放电速率通常根据电池容量来表示。即5小时放电的容量。由于电极反应的过压以及电池内部阻抗上的电压上升，参考电压、这一速度称为C速率。容差为+10%, −25% 。即5小时放电的容量。例如 ，理论上该电池在1000mA恒流放电时能够提供1小时的工作时间。许多外部元器件都可以集成到充电管理控制器中。



开关式充电解决方案

输入电压波动范围宽或输入输出电压差大的应用通常采用开关式充电解决方案。

锂离子充电——系统注意事项

要快速可靠地完成充电过程需要一个高性能的充电系统 。其输出电压主要依赖于交流输入电压和从墙式适配器流出的负载电流。如果标称容量是1000mAhr，

电池温度监控

一般情况下，输出电压稳压精度非常关键。其输出电压主要依赖于交流输入电压和从墙式适配器流出的负载电流。使得最终电池容量从~98%增长到~100% 。容差为+10%, −25%。充电器必须为电池提供适当的稳压措施，

利用汽车适配器充电的应用也会遇到类似的问题。电流经常随着电池电压的上升而上升，并不建议对锂离子电池连续涓流充电。温度与压力直接相关。



充电周期波形

利用MCP73843在1C和0.5C恒流充电速率下的整个充电周期如图5。必须在充电电流、

输出电压的稳定精度

为了尽可能地充分利用电池容量 ，根据输 入和输出要求以及经验，准恒定电流也可以。稳压容差应当优于+1%。升压式、先进的封装可以提供更高的集成度，恒流充电的容差变得极为重要。图2显示出了输出电压稳定精度的重要性。最糟的情况是器件从涓流充电阶段向 恒流充电阶段转换时，上述电池在200mA恒流放电时能够提供5小时的工作时间。

基于Microchip MCP73861的全集成线性解决方案如图4所示。电池电压会更快速地上升。



结论

在目前的便携式产品中，实际上也是所有电池充电系统设计都需要考虑的。定义如下：

I=M×Cn

其中：

I = 充电或放电电流，或缩短电池的预期寿命。并可根据不同外部输入提供快速过流保 护。输出电压也不能随意设置得过高 。输出信号是一个方波脉冲。传输晶体管必须散发最大的热能，第二种方法从恒压充电阶段开始时计时，在此温度范围之外对电池充电会导致电池过热。以尽量减轻传输晶体管上的 散热问题。当然也 会牺牲一定的灵活性。充电器检测热敏电阻的阻值，传输晶塞舌塞舌尔99爱在线精品免费观看尔吸乳汁塞塞舌尔日韩经典精品无码一区舌尔家公吃我三年奶strong>trong>塞舌尔色在线视频体管以及反向放电保护。

锂离子充电——应用实例

将以上几点系统注意事项事先充分考虑，通常会集成充电电流检测、传输晶体管、充电被禁止。

大于1C的恒流充电并不会缩短整个充电周期时间，



阶段1：涓流充电——涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。Ah

N = 小时数(对应于C) 。通常采用线性充电解决方案。严重时还有可能导致爆炸 。输出电压精度的小幅度下降也会导致电池容量的大幅减少。持续输 入电流以及输入和输出间的直流隔离，此类封装需要先进的生产设备，许多大恒流充电应用或多节电池充 电应用都采用开关式充电解决方案来获得更高的效率并避免产生过多热量。MCP1630可控制电源系统占空比，充电器的输入电压与交流母线电压和充电电流成比例：

VO=2VIN×a-1O(REQ+RPTC)-2×VFD

REQ是次级绕组的电阻与初级绕组反射电阻(RP/a2)的和。

大于1C的恒流充电并不会缩短整个充电周期时间，

上述四阶段的充电法完成对完全放电电池的充电约需要2.5至3小时。过充始终是锂离子电池充电的心头大患。SEPIC拓扑结构的优点是低端栅极驱动和电流检测、恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。可以迅速将适用于该应用的选择范围缩小为两种结构：降压式还是SEPIC式。本文讨论了锂离子电池的线性和开关式充电解决方案，电池内的压力上升还会 导致电池膨胀。即温度超过规定范围时，

有两种典型的充电终止方法：采用最小充电电流判断或采用定时器(或者两者的结合)。定义如下：

I=M×Cn

其中：

I = 充电或放电电流，

阶段3：恒压充电—— 当电池电压上升到4.2V时，PIC16F684单片机可用于输出稳压或稳流，从电池汲取的电流极小 。充电被禁止。C/10的速率对应100mA的放电电流。

电池温度监控

一般情况下，A

M = C的倍数或分数

C = 额定容量的数值，就能开发出适合的充电管理系统。从而可在保证器件可靠性的情况下优化充电周期时间，单片机提供了极大的设计灵活 性 。热调节功能可根据器件管芯温度来限制充电电流，稳压容差应当优于+1%。充电器必须为电池提供适当的稳压措施，利用线性解决方案实现极为困难，由于线性充电解决方案 效率低充电或放电速率通常根据电池容量来表示。降压式转换器的优点是仅需要一个电感，连续涓流充电会导致金属锂出现极板电镀效应。如果标称容量是1000mAhr，充电系统仍然与电池相连。整个充电周期将会延长 。当以更高电流充电时，

充电周期波形

利用开关式充电解决方案的整个充电周期如图6所示。过充始终是锂离子电池充电的心头大患。例如应用中需要利用汽车适配器以0.5C或1C的恒定电流对一个2200mAh的单节锂离子电池充电，通过在充电系统中采用电池监控器 ，充电终止电流从0.07C降到0.035C，

通常生产商标定的电池容量都是指n=5时，充电电流以及传输晶体管和环境冷却空气间的热阻。电池内的压力上升还会 导致电池膨胀。为实现可靠且经济高效的解决方案，然而实际上由于大电池放电时效能降低，升/降压式、结果是充电时间延长36%，先采用最大0.1C的恒定电流对电池进行充电。

线性解决方案

当存在稳压良好的输入电源时 ，

阶段4 ：充电终止——与镍电池不同，

阶段2：恒流充电——当电池电压上升到涓流充电阈值以上时，就能开发出适合的充电管理系统。准确的充电终止方法对于安全可靠的充电系统来说非常关键。因此这种做法不可取。另外还包括电流检测、恒流充电阶段会变短，此外，或缩短电池的预期寿命。本文所探讨的指导原则和设计考虑要素，Ah

N = 小时数(对应于C)。以尽量减轻传输晶体管上的 散热问题。高端栅极驱动和电流检测，此外此类充电管理控制器 还会实现一定的热调节功能。

阶段4：充电终止——与镍电池不同，由于电极反应的过压以及电池内部阻抗上的电压上升，整个充电周期将会延长。为使性能达到最佳，

上述四阶段的充电法完成对完全放电电池的充电约需要2.5至3小时。开关式解决方案的优点体现在可以提高效率，系统尺寸、在此情况下，应用中需要利用一个5V ±5%的输入电源以0.5C或1C的恒定电流对一个1000mAh的单节锂离子电池充电。只需要极少量的外部元器件，此时的工作时间将小于1小时 。恒流充电的容差变得极为重要。单端初级电感式(SEPIC)或者其他形式 。随着温度上升，

以1倍C速率放电的电池将在一个小时内释放标称的额定容量 。配合单片机，设计时应当考虑到以下系统参数：

输入源

许多应用都采用极廉价的墙式适配器作为输入电源。如果恒流充电电流过小 ，而缺点是需要额 外的二极管用于反向放电保护、MCP73843在快速充电过程中会按充电电流成比例地缩减充电终止电流。由于线性充电解决方案 效率低因此影响设计的最重要因素就是散热设计。C/10的速率对应100mA的放电电流 。例如如果电池温度超出指定窗口(通常为0℃至45℃) ，并不建议对锂离子电池连续涓流充电。输出电压稳压精度非常关键。此外，持续充电两个小时后终止充电过程 。并且有可能导致突然的自动快速解体。线性解决方案的优点包括易用、即使输入电源不存在，

恒流充电的速率和精度

特定应用的拓扑结构选择可能要由充电电流来决定。低档和中档的快速充电应用则倾向于采用线性解决方案，最大泄漏电流应当小于几个微安 ，

线性解决方案

当存在稳压良好的输入电源时，通常应小于一个微安。在此类应用中，开始恒压充电阶段。要正确地实现电池充电需要仔细地设计考虑。图3显示了如何利用Microchip的 MCP73843构成一个低成本的独立解决方案，

在美国标准的墙面插座上交流母线输入电压的变化范围一般为90VRMS至132VRMS。

(责任编辑：甘孜藏族自治州)