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鋰電池充電電路設(shè)計

2009年10月29日 10:05 www.delux-kingway.cn 作者：佚名 用戶評論（0）
關(guān)鍵字：鋰電池(170843)

鋰電池充電電路設(shè)計

目前市面上的充電管理IC，都是按照充電電池的充電特性來設(shè)計的。充電電池根據(jù)充電介質(zhì)不同，分為鎳氫電池，鋰電池等。由于鋰電池沒有記憶效應(yīng)，所以目前在各種手持設(shè)備和便攜式的電子產(chǎn)品中，都采用鋰電池供電。

1. ????? 涓流充電階段。（在電池過渡放電，電壓偏低的狀態(tài)下）
3.0V以下。鋰電池內(nèi)部的介質(zhì)會發(fā)生一些物理變化，致使充電特性變壞，容量降低等。在這個階段，只能通過涓涓細(xì)流緩慢的對鋰電池充電，是鋰電池內(nèi)部的電介質(zhì)慢慢的恢復(fù)到正常狀態(tài)。
2.?????? 恒流充電階段。（電池從過放狀態(tài)恢復(fù)到了正常狀態(tài)）
IC外部的一個引腳外接一個電阻來決定。阻值大小則根據(jù)充電管理IC的datasheet上的公式來計算。
3．恒壓充電階段（已經(jīng)充滿85%以上，在慢慢的進(jìn)行補(bǔ)充）
?????? 在鋰電池的電容量達(dá)到了85％時候（約值），必須再次進(jìn)入慢充階段。使電壓慢慢上升。最終達(dá)到鋰電池的最高電壓4.2V。
BAT的引腳輸出，這個BAT是連接到鋰電池端的。同時這個引腳也是鋰電池電壓檢測引腳。鋰電池充電管理IC通過檢測這個引腳來判斷電池的各個狀態(tài)。
圖一 A210電源供電圖
5V通過D2送到開關(guān)SW2, 同時通過充電管理IC MCP73831來送到鋰電池。SW2的左邊點(diǎn)電壓為5V－0.7V=4.3V。由于鋰電池的電壓不管在充滿電或者非充滿狀態(tài)的時候，都低于SW2左邊點(diǎn)電壓4.3V。所以D1是截止的。 充電管理IC 正常對鋰電池充電。
D2和D1, 后級LDO RT9193直接接在BAT引腳輸出上，則會是充電IC在通電的時候，會產(chǎn)生誤判。會出現(xiàn)接上5V的外接電源，但是鋰電池不會進(jìn)行充電，充電管理IC的LED燈指示也不對。后級負(fù)載LDO也不會得到正常的輸入電壓（輸入電壓很?。?。在這種情況下，只要將充電管理IC的電壓輸入腳直接對BAT引腳短路連接一下，所有狀態(tài)又正常，充電能進(jìn)行，后級負(fù)載LDO工作也正常。
IC在接上電的瞬間，要檢測BAT的狀態(tài)，將LDO的輸入引腳也連接到了BAT和鋰電池正極連接的支路中，會影響到BAT引腳的工作狀態(tài)，致使充電管理IC進(jìn)入了涓流充電階段。 將BAT引腳和充電管理IC的電壓輸入短路連接一下，使BAT引腳的電壓強(qiáng)制性的升高，使充電管理IC判斷為鋰電池進(jìn)入了恒流充電階段，所以輸出大電流。能夠驅(qū)動后級負(fù)載LDO等。
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D1和D2要選用壓降小的二極管。如鍺二極管，肖特基二極管，MOSFET開關(guān)管。在需要電池切換的設(shè)計中，具有10mV正向壓降、沒有反向漏電流的二極管是設(shè)計人員的一個“奢求”。但到目前為止，肖特基二極管還是最好的選擇，它的正向壓降介于300mV到500mV之間。但對某些電池切換電路，即使選擇肖特基二極管也不能滿足設(shè)計要求。對于一個高效電壓轉(zhuǎn)換器來說，節(jié)省下來的那部分能量可能會被二極管的正向壓降完全浪費(fèi)掉。為了在低電壓系統(tǒng)中有效保存電池能量，應(yīng)該選擇功率MOSFET開關(guān)替代二極管。采用SOT封裝、導(dǎo)通電阻只有幾十毫歐的MOSFET，在便攜產(chǎn)品的電流級別下可以忽略其導(dǎo)通壓降。
MOSFET來切換電源，最好對二極管導(dǎo)通壓降、MOSFET導(dǎo)通壓降和電池電壓進(jìn)行比較，把壓降與電池電壓的比值看作效率損失。例如，把一個正向壓降為350mV的肖特基二極管用來切換Li+電池（標(biāo)稱值3.6V），損失則為9.7%，如果用來切換兩節(jié)AA電池（標(biāo)稱值2.7V），損失為13%。在低成本設(shè)計中，這些損失可能還可以接受。但是，當(dāng)使用了高效率的DC-DC時，就要權(quán)衡DC-DC的成本和把二極管升級為MOSFET帶來的效率改善的成本。
MOSFET，還要考慮到產(chǎn)品上所用電池的放電特性。鋰電池的放電特性如下：
,鋰電池在常溫狀態(tài)下,消耗了90%的電量的時候,電壓還是會保持在3.5V左右,選擇一個好點(diǎn)的LDO器件. 那么在3.5V的時候,輸出電壓還是會穩(wěn)定在3.3V.
LDO RT9193來看,負(fù)載電阻在50歐姆,負(fù)載電流60mA的時候,輸入電壓和輸出電壓關(guān)系如下表所示:
2.8V
2.65V
3.4v
3.3V
4.0V
3.0V

,即使是鋰電池消耗了90%的電量的時候, LDO的輸出端依然可以穩(wěn)定輸出3.3V.從圖一 A210的供電電路分析,加上硅二極管D1以后, LDO輸入電壓=3.5---0.7V=2.8V. 這樣只要模塊燒錄可以在2.4V左右工作的程序,硅二極管也可以在此電路中使用了.
, 從電路性能上來考慮, 使用鍺二極管或者肖特基二極管是最好的選擇.
具體采用什么電路設(shè)計,還需要根據(jù)自己的產(chǎn)品其他電路工作電壓范圍和特性, 成本等幾方面考慮了。

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