使用鋰離子技術(shù)實現(xiàn)電池充電器

1、使用鋰離子技術(shù)實現(xiàn)電池充電器 本文中，我們將舉例解釋如何用法鋰離子技術(shù)來實現(xiàn)電池充電器。鋰離子電池充電器通常采納恒流(cc) 恒壓(cv)充電曲線。充電過程會經(jīng)受幾個不同的階段，在確保電池容量彌漫的同時要符合特定的平安規(guī)章。cc-cv曲線包括以下幾個階段： 1. 預(yù)充2. 激活3. 恒流4. 恒壓充電開頭為預(yù)充階段，以檢查電池情況是否良好。在此階段中，通常給電池提供電池容量5%到15%的少量，假如電池升高到2.8v以上，則認(rèn)為電池情況良好，可以進入到激活階段。在此階段中，給電池提供相同的電流，但會持續(xù)更長的時光。當(dāng)電池電壓升高到3v以上，則啟動快充，并提供等于或低于電池容量的恒定電流。當(dāng)電池電

2、壓升高到徹低充電電壓(4.2v) 時或浮現(xiàn)超時狀況(不管哪一種狀況先浮現(xiàn))，恒流階段結(jié)束。電池電壓到達徹低充電電壓時，充電進入到恒壓階段，且電池電壓保持恒定。要做到這一點，充電電流必需隨著時光的推移而降低。這一階段的充電過程相比于其它充電階段而言所需的時光最長。在這個過程中，當(dāng)充電電流降到“結(jié)束電流”限度以下，通常為電池容量的2%，則電池彌漫，充電過程結(jié)束。請注重，充電過程中每個階段都有一個時光限制，這是一個重要的平安特性。圖1：鋰離子電池充電曲線為了實施這一充電曲線，必需隨時了解電池電壓和充電電流。此外，還要檢查電池的溫度。由于在充電時，電池往往會變熱。假如溫度超過電池的規(guī)定限額，就可能對電

3、池造成傷害。就電池充電器的實現(xiàn)計劃而言，用戶可有兩個挑選。一是采納特地的電池充電器ic，二是采納越發(fā)通用的微控制器。第一種計劃能迅速解決問題，但其可配置性和用戶界面選項(指示燈)有限。其次種計劃采納微控制器，設(shè)計的時光會略微長一些，但能提供可配置性選項，并且還能集成其它功能，如電池充電狀態(tài)(soc)計算以及通過通訊接口向系統(tǒng)中的主機處理器發(fā)送信息等。此外，微控制器不能提供充電器所必須的電源系統(tǒng)，而且還需要外部bjt或。不過這些電源組件的成本相比于微控制器或特地的充電器ic 而言要低得多。充電器架構(gòu)我們從充電曲線可以看出，單節(jié)鋰離子電池充電器需要可控的電流源。電流源輸出應(yīng)該按照電池狀態(tài)而轉(zhuǎn)變。考

4、慮到上述要求，基于微控制器的實施計劃需要以下功能模塊：1. 電流控制電路2. 電池參數(shù)(電壓、電流、溫度)測量電路3. 充電算法(用于實現(xiàn)cccv充電曲線)計劃框圖如下所示：圖2：鋰離子電池充電器框圖電流控制電路可采納電壓源和電流反饋技術(shù)舉行構(gòu)建。其工作原理類似于典型的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。允許充電電流通過小以獲得反饋，從而產(chǎn)生一定的電壓。電壓源可采納兩種辦法舉行創(chuàng)建：1. 線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2. 開關(guān)：降壓或升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采納線性模式的串聯(lián)導(dǎo)通元件(bjt或mosfet)，3所示。圖3：線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通過控制串聯(lián)導(dǎo)通晶體管q1的偏置實現(xiàn)對充電電流的控制?？捎梅〝?shù)模轉(zhuǎn)換器()或脈寬調(diào)制器()協(xié)作外

5、部rc低通來控制偏置。線性辦法適用于充電電流(圖4：開關(guān)降壓調(diào)整器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)充電電流由驅(qū)動mosfet的pwm占空比而設(shè)定。電池參數(shù)測量電路：反饋信號需要用法adc舉行測量，目前大多數(shù)微控制器均可提供adc外設(shè)。在圖3和圖4中，我們看到了如何獵取電池電壓和電流反饋。然而，這些差分信號需要差分adc舉行測量，而通常在微控制器中采納的是單端adc。圖4和圖5所示的電路通過讓微控制器接地和電源接地不同，可便利地加以修改，從而為電壓、電流和溫度等全部3個參數(shù)生成單端信號。圖5：采納單端adc舉行測量電池負(fù)端可作為微控制器接地，這就讓電壓、溫度和電流反饋可參考微控制器接地，并能舉行單端adc測量。對于電流

6、反饋而言，正偏移電壓需要引入，而反饋電壓在電池充電時將為負(fù)。5所示，電阻r3和r4提供了所需的偏移電壓。充電算法：這一行為將結(jié)束環(huán)路。cpu讀取adc以獵取電壓、充電電流和溫度讀數(shù)，并按照充電曲線控制pwm占空比。cpu監(jiān)控adc結(jié)果與控制pwm的速度取決于環(huán)路響應(yīng)時光和cpu帶寬消耗二者之間如何平衡。adc參數(shù)和pwm辨別率：adc辨別率和精確度以及pwm辨別率是在設(shè)計電池充電器時應(yīng)考慮到的重要參數(shù)。adc辨別率定義了輸入電壓測量的精度(這里是指反饋電壓)。pwm辨別率則定義了轉(zhuǎn)變輸出信號占空比的精度，這進而又打算了電流控制電路的輸出電壓。鋰離子電池充電時，電池電壓需要實現(xiàn)精確和高精度的控制。當(dāng)電池電壓臨近彌漫狀態(tài)時，這一點就顯得尤為重要?？煽匦匀Q于adc辨別率、測量的精確度以及占空比變幻的細(xì)粒度。圖5給出了采納cy8c24x23 p器件實施的充電器架構(gòu)示例。微控制器與通用數(shù)字和模擬模塊協(xié)作用法，可配置為特定的電路功能。舉例來說，持續(xù)時光模擬模塊可用來實施可編程增益和。開關(guān)模擬模塊則有多種不同用途，包括濾波器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器()和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc) 等。數(shù)字基礎(chǔ)模塊可用來實施pwm、計數(shù)器、定時器和緩沖器，而數(shù)字通訊模塊則可用來實施spi、uart、irda rx和tx等通信接口。此外，該器件還可提供i2c模塊，可用作為主設(shè)備或從設(shè)備。圖6所示為單節(jié)電池