該電路包括電池充電器（MAX712）和降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器（MAX5089），用于處理充電器的電源部分。通過控制穩(wěn)壓器，MAX712充當(dāng)電池充電控制器，產(chǎn)生7V至16V輸出。它由任何能夠提供所需快速充電電流的直流電源工作，條件如下：輸出電壓必須等于 1.7V 乘以 （2 加上要串聯(lián)充電的電池?cái)?shù)量）之和。

所有電池充電器都可以被視為恒流電源，但它們?cè)趦蓚€(gè)重要方面與電源不同：電池充電器（根據(jù)設(shè)計(jì)）在任何條件下都會(huì)阻止從電池到充電器的所有放電路徑。它們還包括決定電池何時(shí)充滿電的電路（當(dāng)必須降低充滿電電流時(shí)發(fā)出信號(hào)）以及何時(shí)應(yīng)終止充電過程。

有幾種技術(shù)可用于決定鎳鎘或鎳氫電池何時(shí)充滿電。其中最常見的依賴于在電池端子達(dá)到特定電壓電平時(shí)終止充電，基于電壓隨時(shí)間的正斜率的特征增加。

這不是最好的方法，因?yàn)榻K止電壓的絕對(duì)值在很大程度上取決于環(huán)境溫度和充電速率（“C”速率）。因此，最終結(jié)果可能是電池充電不足或過度充電。鎳鎘或鎳氫電池過度充電并不像鋰電池那么嚴(yán)重，鋰電池對(duì)損壞更敏感。鎳鎘和鎳氫電池是更堅(jiān)固的設(shè)備。充電不足是一個(gè)問題，僅僅是因?yàn)槌潆姶鎯?chǔ)將低于預(yù)期。

大多數(shù)更好的終止方法都依賴于這樣一個(gè)事實(shí)，即充電將電能轉(zhuǎn)化為存儲(chǔ)的（潛在）化學(xué)能。充電是一個(gè)吸熱過程。這意味著電池溫度不僅不會(huì)升高;它實(shí)際上在充電過程中略有下降。

當(dāng)電池充滿電時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的反應(yīng)停止。充電器強(qiáng)制進(jìn)入電池的任何進(jìn)一步電能都會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量，從而增加電池溫度。此時(shí)充電應(yīng)該停止，因?yàn)殡姵匾呀?jīng)存儲(chǔ)了 100% 的容量。

您可以感覺到溫度升高并將其用作終止充電的信號(hào)，但該測(cè)量意味著熱傳感器與電池緊密接觸 - 并不總是可行的安排。您還可以通過電池端電壓的變化來感知溫度升高，這是內(nèi)部溫度變化的敏感指標(biāo)。因此，為電池充電會(huì)在電壓與時(shí)間的關(guān)系圖中產(chǎn)生正斜率。當(dāng)鎳鎘電池充滿電時(shí)，正斜率變?yōu)樨?fù)，當(dāng)鎳氫電池充滿電時(shí)變?yōu)榱悖ㄆ教梗?/p>

圖1顯示了鎳鎘電池充電時(shí)的端電壓與時(shí)間的關(guān)系。斜率變化的時(shí)間尺度，根據(jù)電池大小可以從幾分鐘到幾十分鐘不等，取決于電池及其外殼的熱時(shí)間常數(shù)。它還取決于充電速率（即充電電流），因?yàn)闇囟壬呒捌湓黾铀俾适请姵責(zé)崛萘亢凸β实暮瘮?shù)（而電池的熱容量和功率又是充電電流的函數(shù)）。

圖1.這些曲線顯示了NiCd電池接近并通過充滿電條件時(shí)的電壓和溫度特性。

為了檢測(cè)斜率變化，充電控制器必須運(yùn)行一種檢測(cè)算法，該算法以較長(zhǎng)的時(shí)間間隔進(jìn)行排序電壓測(cè)量，然后存儲(chǔ)結(jié)果以供比較。此功能無法以模擬形式實(shí)現(xiàn)，必須由ADC、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和時(shí)序控制器的組合來執(zhí)行。

IC電池充電器，如MAX712（用于鎳氫電池）和MAX713（用于鎳鎘電池）運(yùn)行dV/dt斜率檢測(cè)充電終止算法。這些設(shè)備的功率部分是線性的，效率有限，但對(duì)于較小容量的電池來說已經(jīng)足夠了。

圖2所示電路包括MAX712或MAX713電池充電器，以及處理充電器電源部分的開關(guān)穩(wěn)壓器（MAX5089）。該穩(wěn)壓器以更高的效率和更高的開關(guān)頻率（2MHz）工作，這反過來又使能夠構(gòu)建更小尺寸的充電器，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的快速充電速率，但幾乎不需要散熱。

圖2.這款用于鎳鎘和鎳氫電池的開關(guān)模式充電器使用其 dV/dt 行為作為充電終止的指示器。

MAX5089降壓穩(wěn)壓器由MAX712或MAX713控制，用作電池充電控制器。它產(chǎn)生 7V 至 16V 的輸出，并采用任何能夠提供所需快速充電電流的直流電源工作，條件如下：輸出電壓必須等于 1.7V 乘以 （2 加上要串聯(lián)充電的電池?cái)?shù)量）的總和。

圖2電路以高達(dá)2.5A的快速充電電流為1至8節(jié)電池組充電，并保留MAX712/MAX713數(shù)據(jù)資料中描述的所有可編程特性。充電完成后，MAX712/MAX713器件進(jìn)入“涓流充電”狀態(tài)，注入全充電電流的一小部分（以補(bǔ)償始終存在的自放電）。因此，您可以將電池連接到充電器，并在需要時(shí)將其充電至 +100%。

審核編輯：郭婷