开关型单节、两节锂离子/锂聚合物充电管理芯片HB6298A 1、功能简述
1.1、特性
●适用于单节或两节锂离子/锂聚合物高效率充电器设计
● 0.5％的充电电压控制精度
●恒压充电电压值可通过外接电阻微调
●智能电池检测
●内置功率MOSFET
●软启动
●开关频率400KHz
●可编程充电电流控制，最大充电电流可达1.5A
●防反相保护电路可防止电池电流倒灌
● NTC 热敏接口监测电池温度
● LED充电状态指示
● CYCLE-BY-CYCLE电流限制，短路检测、保护
●输入管脚最大耐压18V
●工作环境温度范围：-20℃～70℃1.2、应用
●手持设备，包括医疗手持设备
● Portable-DVD，PDA，移动蜂窝电话及智能手机
●移动仪器
●自充电电池组
●独立充电器
1.3、概述
HB6298A为开关型单节或两节锂离子/锂聚合物电池充电管理芯片，非常适合于便携式设备的充电管理应用。HB6298A集内置功率MOSFET、高精度电压和电流调节器、预充、充电状态指示和充电截止等功能于一体，采用TSSOP20封装。HB6298A对电池充电分为三个阶段：预充（Pre-charge）、恒流（CC/Constant Current）、恒压（CV/Constant Voltage）过程，恒流充电电流通过外部电阻决定，最大充电电流为 1.5A.HB6298A 集成CYCLE-BY-CYCLE电流限制、短路保护，确保充电芯片安全工作.HB6298A集成NTC热敏电阻接口，可以采集、处理电池的温度信息，保证充电电池的安全工作温度.
2、HB6298A应用电路
图2.1、HB6298A应用示意图
3、HB6298A功能框图
TS
TTC SLEEP GND
CELL
STAT1
STAT2
ISET2
ISET1
BAT
SNS
OUT
OUT 图3.1、HB6298A功能框图
4、管脚定义
STAT2STAT1SLEEP VIN VIN VCC NC TTC TS GND BAT
SNS NC VTSB VTRIM ISET2ISET1
OUT OUT CELL
图4.1、HB6298A 管脚分布图
表4.1、HB6298A 管脚描述
5、HB6298A电气特性和推荐工作条件
表5.1、HB6298A推荐工作条件
6、HB6298A性能参数
表6.1、HB6298A性能参数(Ta=25℃)
7、工作流程图
图7.1、充电流程图
8、HB6298A功能描述
8.1、锂电池充电介绍
图8.1、锂电池充电曲线示意图
锂电池充电过程主要分为三个阶段：预充、恒流充
电和恒压充电.当电池电压过低，需要小电流对电池进行
唤醒充电，恢复深度放电的电池，即电池预充电阶段.
恒流充电阶段充电电流保持恒定，同时电池电压不断上
升.当电池电压达到一定设定的恒压值时进入恒压充电
阶段，此时充电电流不断下降，直到电流小到充电截至
电流时停止充电，在这个过程中电压会略有上升.
8.2、预充电电流
上电后，如果电池电压低于V LOWV阈值电压，HB6298A
启动一个预充电过程对电池充电，预充电电流为I PRECHG.
预充电时间（t PRECHG）为总充电时间的1/8.当TTC接地
时，总的充电时间没有限制，预充电时间T PRECHG固定为
40分钟.如果充电时间超过T PRECHG，电池电压仍低于V LOWV，
HB6298A停止充电并指示错误，引脚RED输出一个频率
为0.5Hz的脉冲.上电复位和更换电池都将能退出错误
状态.
ISET1
SNS
ISET1
ISET1
PRECHG
R
R
V
K
I
?
?
=
其中，V ISET1是ISET1脚的输出电压,在恒流充电和
预充电阶段，电压值不同，R SNS为外部电流检测电阻，
K ISET1为增益系数，单位为V/A.
8.3、充电电流设定
电池充电的电流值I CHARGE，由外部电流检测电阻R SNS
和连接引脚17的R SET1共同确定，设置充电电流，我们
先选择R SNS，R SNS可由该电阻两端的调整阈值电压V IREG
和充电电流的比值来确定，一般来说，V IREG的取值为
100mV～200mV.
CHARGE
IREG
SNS
I
V
R=
如果上式算出来的阻值为非标准值，那么往上选择
一个较大的标准阻值.一旦检测电阻确定下来之后，R ISET
可由以下公式确定：
CHARGE
SNS
ISET1
ISET1
ISET1
I
R
V
K
R
?
?
=
其中，V ISET1是I SET1脚的输出电压；K ISET1为增益系
数，单位为V/A.
8.4、充电电压设定
电池电压低于3.0V（双节电池低于6V）时进入预
充电模式；
充电截至电压单节为4.2V、双节为8.4V；
当充电完成后，如果电池由于电流泄漏电压降到
4.1V以下（双节为8.2V）时，进入再充电周期.
8.5、充电时间限制
HB6298A内部对预充电和总充电时间进行限制，总
的充电时间限制：
T CHARGE=C TTC?K TTC
其中，C TTC为引脚TTC接的电容值，K TTC为系数.
当外接10nF电容时，充电时间为4.66小时,如果要
延长限制时间，则可以加大TTC脚的外接电容.预充电的
时间为总充电时间的1/8，如果在这个时间里面相应的
充电周期没有完成，芯片进入FAULT状态.管脚RED输出
脉冲指示.
8.6、充电截止电流
在恒压阶段，充电电流值减少到I TERM时，HB6298A
内部产生EOC 信号，充电截止.
ISET2
SNS TERM
ISET2TERM R R V K I ??=
其中，V TERM 是ISET2脚的输出电压，为0.2V 时产生EOC 信号.R SNS 为外部电流检测电阻,K ISET2为增益系数，单位为V/A.
当充电电流为I TERM 的两倍时，芯片内部会产生一个TAPE 信号，如果在半个小时后充电电流仍然没有下降到I TERM ，充电截至.
8.7、电池检测 对于电池包可移除的应用场合，HB6298A 提供一种
智能检测电池包的方案.
上电或 Vrch
V BAT 检测到电池 开始充电 V BAT >V OREG 施加I WAKE 检测到电池开始充电 电池不在 YES NO YES YES 上电时或者由于电池移除及 电池放电使V BAT 下降到Vrch 以下时启动电池检测 NO 图8.2、电池检测流程图 充电完成后，电池电压检测脚的电压保持在再充电阈值电压V RCH 以上.由于电池放电或者是电池移除，导致电池电压检测脚的电压低于再充电阈值电压时，HB6298A 启动电池检测过程，如图8.2所示.该检测过程，先使能一个周期时间为T DETECT 的检测电流(I DETECT )，并检查电池电压是否低于短路阈值电压（V SHORT ）.如果电池电压高于V SHOTR ，则检测到电池，启动充电过程，否则，说明电池不在，启动下一步检测过程，使能一个周期时间为T WAKE 的唤醒电流（I WAKE ），并检查电池电压是否低于再充电阈值电压.如果此时电池电压低于再充电阈值电压，则说明电池在，启动充电过程，否则，说明电池不在，再一次执行无电池检测的第一步. 图8.3、电池检测波形 无电池检测的波形如上图所示,T DISCHARGE 为1秒,T WAKE 为0.5秒. 8.8、CYCLE-BY-CYCLE 电流限制 DC-DC 控制器启动每个新周期之前，都要检测充电电流是否超过CYCLE-BY-CYCLE 电流阈值（3A ），如果没有超过，则下一个周期正常启动，否则，下一个周期的On-Time 被终止.CYCLE-BY-CYCLE 电流限制，可以对过流和短路错误进行有效的保护. 8.9、睡眠模式 当输入电压小于电池电压时，HB6298A 进入睡眠模式.该特性可以防止电池电流反灌. 8.10、参考电压 HB6298A 内置 3.2V 参考电压源（管脚VTSB ，外接1uF 以上的电容），该电压源除了为内部电路提供电源 外，还可以为外部电路使用，例如NTC 热敏传感器电路 等.该管脚能提供大于10mA 的驱动能力. 8.11、充电状态指示 8.12、电池过温保护 通过NTC 热敏电阻检测电池温度，NTC 阻值随着电池温度变化而变化，因此当NTC 与正常电阻串联对VREF 参考电压进行分压，分压值会随着NTC 阻值的变化而变化，这个电压通过管脚TEMP 反馈到芯片内部进行控制.如下图所示, R6 的阻值等于NTC 电阻在52℃时阻值的20.5倍.当电池温度高于52℃时，RED 管脚输出一个频 率为2Hz 的脉冲指示信号.如果不需要对电池进行过温 检测，则可以把NTC 替换为阻值为R6的1/2的电阻.(不需要低温保护) 图8.4、NTC 连接示意图 8.13、边充边放功能 边充边放是指输入电源对电池充电的同时对负载放电，如图（1）虚线所示.此时，Q1始终是开通的，Q2作为Buck 电路的开关管，工作在开关状态.一般来说，由于输入电源本身的功率限制，边充边放时，充电电流 比只充电不对负载放电时要小，充电电流可以通过一个I CONTROL 信号来设置，如图（3）所示.当没有输入电源或者输入电源比电池电压低时，Q1截止，Q2导通，电池通过L1和 Q2对负载放电，如图（2）所示.一般来说，负载的工作电压为9～12V ，电流为1A. (1)边充边放功能示意 (2) 电池单独向负载供电示意 1716 ISET1ISET2 （3）大小电流设置 图8.5、边充边放功能示意图 8.14、超时错误恢复 由工作流程图所示，HB6298A 提供充电超时错误（包括预充电超时和总充电时间超时）的恢复机制.总结如下： 情况1：V BAT 电压大于再充电阈值电压并发生超时错误. 恢复机制：由于电池对负载放电、自放电或者是电池移除，使得电池检测电压降到再充电阈值电压以下.此时，HB6298A 清除错误状态，并进入无电池检测过程.此外，上电复位可以清除这种超时错误状态. 情况2：充电电压低于再充电阈值电压并发生超时错误. 恢复机制：发生这种情况时，HB6298A 使能一个I DETECT 电流.这个小电流可用来检测电池在不在.只要电池电压低于再充电电压，该电流一直保持.如果电池电压高于再充电电压，那么HB6298A 取消I DETECT 电流，并执行情况1的恢复机制.就是一旦电池电压又低于再充电阈值电压时，HB6298A 清除超时错误，并进入无电池检测过程.上电复位可以清除这种超时错误状态. 8.15、输出过电压保护 HB6298A 内置过电压保护功能.当电池电压过高时，比如说电池突然移除时产生的过电压，该功能可以保护器件本身和其他元器件.当检测到过电压时，该功能立即关闭PWM ，并指示错误.当电压检测电压低于再充电阈值电压时，该错误解除. 8.16、电感选择 为了保证系统稳定性，在预充电和恒电流充电阶段，系统需要保证工作在连续模式(CCM).根据电感电流公式： BAT V )V V V (FS L 1ΔI IN BAT IN ?-?= 其中I ?为电感纹波、FS 为开关频率，为了保证在 预充电和恒流充电均处于CCM 模式，I ?取预充电电流值，即为恒流充电的1/5,根据输入电压要求可以计算出电感值. 8.17、输出电容选择 为了满足电压环的稳定性要求，在电感确定的情况 下，最小输出电容需要满足： 1210100C L -?≥? 其中L 、C 分别是电感、电容的值.根据输出纹波的要求可以适当作一些调整. 8.18、应用建议 1、抑制EMI 干扰，管脚OUT 和GND 之间串接一个电阻、电容到地，如图2.1中R10、C10的接法，电阻取10Ω到30Ω，电容建议在1nF 以下； 3、CELL 在单节充电应用中建议接到VTSB ； 4、考虑到二极管反向漏电对电池自耗电的影 响，对于阻塞二极管D1的选择，推荐反向漏电流较小的肖特基二极管，如果是输入高压应用，可以采用普通功率二极管； 5、电容尽量靠近芯片； 6、VTRIM 为敏感信号，走线尽量远离周期性 大电流走线. 8.19、满充电压的微调 1）单节应用： 测出恒压输出的满充电压值V CV ，记为V CV = 4.200V ±△V 。微调所需电阻阻值计算公式为： R R TRIM ）（ 5.0V 100 .2-?= （其中R=80 k Ω） 将V CV 值向下微调，应将电阻接在管脚BAT 和管脚VRIM 之间；将V CV 值向上微调应将电阻接在管脚VRIM 和管脚GND 之间。 2）双节应用： 测出恒压输出的满充电压值V CV ，记为V CV = 8.400V ±△V 。将V CV 值向上微调，应将电阻接在管脚VTRIM 和管脚GND 之间, 微调所需电阻阻值计算公式为： R R TRIM ）（ 5.0V 100 .2-?= （其中R=80 k Ω） 将V CV 值向下微调，应将电阻接在管脚VTRIM 和管脚BAT 之间, 微调所需电阻阻值计算公式为： R R TRIM ）（ 1V 300 .6-?= （其中R=80 k Ω） 9、封装尺寸 图9.1、TSSOP-20封装外观图示一 图9.2、TSSOP-20封装外观图示二 图9.3、TSSOP-20封装外观图示三 图9.4、TSSOP-20封装尺寸表 LT8490 锂电池充电器电路设计详解 标签：LT8490(3) 低功耗(190)电源管理(505) LT8490( ＄12.5700)是降压升压开关稳压电池充电器，实 现恒流恒压( CCCV )充电模式，适用于大多数电池，包括密封铅酸电池( SLA )、溢流电池、胶体电池和锂电池。片上 逻辑在太阳能应用时提供自动最大功率点跟踪( MPPT)，并 具有自动温度补偿功能。主要用在太阳能电池充电器、多种类型铅酸电池充电、锂电池充电器以及电池供电的工业或手持军用设备。 状态和故障引脚含有充电器的信息可以被用来驱动 LED指示灯。该器件采用扁平(高度仅0.75mm)7mm x 11mm 64 引脚QFN 封装。 图1 LT8490 框图 LT8490 主要特性 -VIN 范围：6V?80V - VBAT 范围：1.3V?80V ?单 电感器允许VIN高于，低于或等于VBAT ?自动MPPT,用于太阳能充电?自动温度补偿?无需任何软件或固件开发?从 太阳能电池板或直流电源供电?输入和输出电流监视器销弓 脚?四位一体的反馈回路?同步固定频率: 100kHz?400kHz 的-64 引脚(7mm X 11mm x 0.75mm 高度)QFN 封装LT8490 应用?太阳能电池充电器?多种铅酸蓄电池充电?锂离子电池充电器?电池供电工业产品或便携式军用设备 图2 LT8490 27.4V 锂电池充电器电路图 DC2069A( ＄195.9800)-LT8490 演示板高效率MPPT 电池充电器控制器17V?54V ，最高200W 太阳能电池板的输入电压。12V SLA 电池，最高16.6A 充电电流。演示电路2069A采用了LTR8490 （高性能降压-升压型转换器），实现了最大功率点跟踪功能和灵活的充电特性，适用于大多数类型的电池，如水淹电池，密封铅酸电池和锂离子电池，可在输入电压高于、低于或等于电池电压的情况下工作。 该演示板配置为17V~54V 的输入电压范围，电源可以 是太阳能电池板36?72单元（最高200W）,或直流电压源。 提供两种输入接口。LTC4359（＄2.5500）理想的二极管控制器可以保护直流电源的输出（不受太阳能电池板回流的影响）这使得，例如在 24VDC 电源接通的同时，又可以使具有更高的电压的太阳能电池板，被用于对电路供电。 一款基于BQ24610的智能锂电池充电方案 1.概述 随着移动电话、笔记本电脑、平板电脑等众多便携式电子设备的迅速普及应用，与之配套的小型锂离子电池、锂聚合物电池等二次电池的生产及需求量与 日俱增，特别是锂离子电池体积小、重量轻;循环寿命长、充电可达几百次甚至 上千次;自放电率低等优点广泛应用于可移动便携式电子产品中。因此，设计一 套高精度锂离子充电管理系统对于锂离子电池应用是至关重要的，严格防止在 电池的使用中出现过充电、过放电等现象。 目前比较成熟的锂电池充电管理方案就是基于笔记本电脑的方案，该类电源 管理方案已经接近成熟，但是往往成本较高，不太符合应用于便携式分子筛制 氧机设计中。结合成本与性能的考虑，最后我们选择BQ24610 芯片作为主芯片，结合外围电路，来设计便携式分子筛制氧机电源管理模块。 BQ24610 是TI 公司生产，可以实现5V-28V 锂电池充电管理。充电控制器与传统的控制器相比较，效率更高，散热更少;充电电压及电流的准确度接近百分 之百，有助于延长电池使用寿命;集成型独立解决方案可提高设计灵活性，缩小 整体解决方案尺寸，更有利于广泛应用于便携式设备中;动态电源管理可在电池 充电时仍可为系统供电，最大限度地提高适配器功率[3].本文就通过在实际中的 探索，对电池充电控制器和选择器芯片BQ24610 的基本性能、工作原理、参数设置及应用中出现的问题进行了分析，给出了相应的典型应用电路设计。 2.BQ24610 功能及特性 2.1 引脚介绍 ACN(引脚1)：适配器电流误差放大器负输入。ACP (引脚2)：适配器电流误差放大器正输入。ACDRV (引脚3)：AC 或适配器电源选择输出。CE(引脚4)： 锂电池充电电路图 锂电池是继镍镉、镍氢电池之后，可充电电池家族中的佼佼者．锂离子电池以其优良的特性，被广泛应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。 一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池： 锂离子电池的负极为石墨晶体，正极通常为二氧化锂。充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。放电时，锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。所以，在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态出现，而不是以金属锂的形态出现。因而这种电池叫做锂离子电池，简称锂电池。 锂电池具有：体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点，但价格较贵。镍镉电池因容量低，自放电严重，且对环境有污染，正逐步被淘汰。镍氢电池具有较高的性能价格比，且不污染环境，但单体电压只有1.2V，因而在使用范围上受到限制。 二、锂电池的特点： 1、具有更高的重量能量比、体积能量比； 2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压； 3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性； 4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电； 5、寿命长。正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次； 6、可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时； 7、可以随意并联使用； 8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池； 9、成本高。与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。 三、锂电池的内部结构： 锂电池通常有两种外型：圆柱型和长方型。 电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件，以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。 单节锂电池的电压为3.6V，容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。字串5 四、锂电池的充放电要求； 1、锂电池的充电：根据锂电池的结构特性，最高充电终止电压应为4.2V，不能过充，否则会因正极的锂离子拿走太多，而使电池报废。其充放电要求较高，可采用专用的恒流、恒压充电器进行充电。通常恒流充电至4.2V/节后转入恒压充电，当恒压充电电流降至100mA 以内时，应停止充电。 充电电流（mA）=0.1～1.5倍电池容量（如1350mAh的电池，其充电电流可控制在135～2025mA之间）。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右，充电时间约为2～3小时。 2、锂电池的放电：因锂电池的内部结构所致，放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离子在负极，以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则，电池寿命就相应缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子，就要严格限制放电终止最低电压，也就是说锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/节，最低不能低于2.5V/节。电池放 锂电池充电控制器的设计与实现 班级650705 姓名李波 指导教师杨大鹏 一本课题研究的目的和意义 随着社会的发展，各种便携式设备已经逐步走进了我们的生活：手机,MP3,笔记本电脑，数码相机，便携式dvd等已经成为了我们日常生活的一部分。伴随着便携式电子产品的发展，其用电问题也越来越受到大家的关注。目前，市场上有一次电池和二次电池，一次电池是一次性应用的电池，二次电池是可以反复使用的电池。随着便携式设备的发展，无论从节约成本来说，还是从环境保护的角度来说，二次电池都比一次电池更有优势，因此二次电池的市场需求量也越来越大。 锂离子电池自20世纪90年代上市以来，它以能量密度高，使用寿命长的特点倍受重视。基于市场的要求，世界各大电池生产商为了在市场领域里取得优势，无不致力于开发具有能量密度高，小型化，薄型化，轻量化，安全性高，循环寿命长，低成本的新型电池。对此，聚合物锂离子电池具有上述各项优点，是各厂商致力研究的目标。聚合物锂离子电池基于安全、轻薄等特性，广泛应用于便携式设备，所以聚合物锂离子电池是21世纪移动设备最佳的电源解决方案。 然而，锂离子电池已易受到过充电、深放电以及短路的损害。单体锂离子电池的充电电压必须严格限制。充电速率通常不超过1C，最低放电电压为2.7～3.0V，如再继续放电，则会损害电池。锂离子电池以恒流转恒压方式进行充电。采用1C充电速率充电至4.1V时，充电器应立即转入恒压充电，充电电流逐渐减小；当电池充足电后，进入涓流充电过程。为避免过充电或过放电，充电器必须采取安全保护措施，以监测锂离子电池的充放电状态。 二本课题的主要工作内容和预期达到的目标 主要工作内容： （1）了解并掌握锂离子电池的各种充电方式 1.恒流充电 充电器的交流电源电压通常会波动，充电时需采用一个直流恒流电源(充电器)。当采用恒流充电时，可使电池具有较高的充电效率，可 方便地根据充电时间来决定充电是否终止，也可改变电池的数目。恒 流电源充电电路如图2-1所示。 摘要：本文介绍美国TI公司生产的先进锂电池充电管理芯片BQ2057，利用BQ2057系列芯片及简单外围电路可设计低成本的单/双节锂电池充电器，非常适用于便携式电子仪器的紧凑设计。本文将在介绍BQ2057芯片的特点、功能的基础上，给出典型充电电路的设计方法及应用该充电芯片设计便携式仪器的体会。 关键词：锂电池充电器BQ2057 1 引言 BQ2057系列是美国TI公司生产的先进锂电池充电管理芯片，BQ2057系列芯片适合单节(4.1V或4.2V)或双节(8.2V或8.4V)锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Pol)电池的充电需要，同时根据不同的应用提供了MSOP、TSSOP和SOIC的可选封装形式，利用该芯片设计的充电器外围电路及其简单，非常适合便携式电子产品的紧凑设计需要。BQ2057可以动态补偿锂电池组的内阻以减少充电时间，带有可选的电池温度监测，利用电池组温度传感器连续检测电池温度，当电池温度超出设定范围时BQ2057关闭对电池充电。内部集成的恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流，充电状态识别可由输出的LED指示灯或与主控器接口实现，具有自动重新充电、最小电流终止充电、低功耗睡眠等特性。 2.功能及特性 2.1 器件封装及型号选择 BQ2057系列充电芯片为满足设计需要，提供了多种可选封装及型号，其封装形式如图2－1所示，有MSOP、TSSOP和SOIC三种封装形式。其型号如表2－1所示，有BQ2057、BQ2057C、BQ2057T和BQ2057W四种信号，分别适合4.1V、4.2V、8.2V和8.4V的充电需要。 元件型号 BQ2057 BQ2057C BQ2057T BQ2057W 8.4V BQ2057的引脚功能描述如下： ?VCC (引脚1):工作电源输入； ?TS (引脚2):温度感测输入，用于检测电池组的温度； ?STAT(引脚3):充电状态输出，包括:充电中、充电完成和温度故障三个状态； ?VSS (引脚4):工作电源地输入； ?CC (引脚5):充电控制输出； ?COMP(引脚6):充电速率补偿输入； ?SNS (引脚7):充电电流感测输入； ?BAT (引脚8):锂电池电压输入； 2.2 充电状态流程 BQ2057的充电状态流程如图2－3所示，其充电曲线如图2－2所示，BQ2057的充电分为三个阶段：预充状态、恒流充电和恒压充电阶段。 铅酸蓄电池充电方法的研究 铅酸蓄电池由于其制造成本低，容量大，价格低廉而得到了广泛的使用。但是，若使用不当，其寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，而采用正确的充电方式，能有效延长蓄电池的使用寿命。 研究发现：电池充电过程对电池寿命影响最大，放电过程的影响较少。也就是说， 绝大多数的蓄电池不是用坏的，而是“充坏”的。由此可见，一个好的充电器对 蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用。 1蓄电池充电理论基础 上世纪60年代中期，美国科学家马斯对开口蓄电池的充电过程作了大量的试验研 究，并提出了以最低出气率为前提的，蓄电池可接受的充电曲线，如图1所示。 实验表明，如果充电电流按这条曲线变化，就可以大大缩短充电时间，并且对电 池的容量和寿命也没有影响。原则上把这条曲线称为最佳充电曲线，从而奠定了 快速充电方法的研究方向[1，2]。 图1最佳充电曲线 由图1可以看出：初始充电电流很大，但是衰减很快。主要原因是充电过程中产生了极化现象。在密封式蓄电池充电过程中，内部产生氧气和氢气，当氧气不能被及时吸收时，便堆积在正极板（正极板产生氧气），使电池内部压力加大，电池温度上升，同时缩小了正极板的面积，表现为内阻上升，出现所谓的极化现象。 蓄电池是可逆的。其放电及充电的化学反应式如下： 很显然，充电过程和放电过程互为逆反应。可逆过程就是热力学的平衡过程，为保障电池能够始终维持在平衡状态之下充电，必须尽量使通过电池的电流小一些。理想条件是外加电压等于 电池本身的电动势。但是，实践表明，蓄电池充电时，外加电压必须增大到一定数值才行,而这个数值又因为电极材料，溶液浓度等各种因素的差别而在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。在化学反应中，这种电动势超过热力学平衡值的现象，就是极化现象。 一般来说，产生极化现象有3个方面的原因。 1）欧姆极化充电过程中，正负离子向两极迁移。在离子迁移过程中不可避免地受到一定的阻力，称为欧姆内阻。为了克服这个内阻，外加电压就必须额外施加一定的电压，以克服阻力推动离子迁移。该电压以热的方式转化给环境，出现所谓的欧姆极化。随着充电电流急剧加大，欧姆极化将造成蓄电池在充电过程中的高温。 2）浓度极化电流流过蓄电池时，为维持正常的反应，最理想的情况是电极表面的反应物能及时得到补充，生成物能及时离去。实际上，生成物和反应物的扩散速度远远比不上化学反应速度，从而造成极板附近电解质溶液浓度发生变化。也就是说，从电极表面到中部溶液，电解液浓度分布不均匀。这种现象称为浓度极化。 3）电化学极化这种极化是由于电极上进行的电化学反应的速度，落后于电极上电子运动的速度造成的。例如：电池的负极放电前，电极表面带有负电荷，其附近溶液带有正电荷，两者处于平衡状态。放电时，立即有电子释放给外电路。电极表面负电荷减少，而金属溶解的氧化反应进行缓慢Me－e→Me＋，不能及时补充电极表面电子的减少，电极表面带电状态发生变化。这种表面负电荷减少的状态促进金属中电子离开电极，金属离子Me＋转入溶液，加速Me－e→Me ＋反应进行。总有一个时刻，达到新的动态平衡。但与放电前相比，电极表面所带负电荷数目减少了，与此对应的电极电势变正。也就是电化学极化电压变高，从而严重阻碍了正常的充电电流。同理，电池正极放电时，电极表面所带正电荷数目减少，电极电势变负。 这3种极化现象都是随着充电电流的增大而严重。 2充电方法的研究 2.1常规充电法 常规充电制度是依据1940年前国际公认的经验法则设计的。其中最著名的就是“安培小时规则”：充电电流安培数，不应超过蓄电池待充电的安时数。实际上，常规充电的速度被蓄电池在充电过程中的温升和气体的产生所限制。这个现象对蓄电池充电所必须的最短时间具有重要意义。 一般来说，常规充电有以下3种。 2.1.1恒流充电法 恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法，保持充电电流强度不变的充电方法，如图2所示。控制方法简单，但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，产生气体，使出气过甚，因此，常选用阶段充电法。 正确选择锂电池充电系统 正确选择锂电池充电系统 中心议题：决定锂离子充电系统注意事项电池锂离子电池">锂离子电池充电终止方法锂 离子充电应用实例 解决方案：锂离子充电线性解决方案锂离子充电周期波形分析开关式充电解决方案 在有些应用中，较长的电池寿命电池寿命、较多的充电次数或较安全的电池比电池容量更重要。本文介绍几种可以极大延长电池寿命的锂离子电池充电和放电方法。几乎所有高性能便携式产品都会使用包括锂离子聚合物电池在内的可再充电锂离子电池，这是因为与其他可再充电电池相比，锂离子电池有较高的能量密度、较高的电池电压、自放电少、周期寿命非常长，而且环保，且充电和维护简单。另外，由于其具有相对高的电压 （2.9V至4.2V），因此很多便携式产品都能用单节电池工作，从而简化了产品总体设计。C速率等于特定条件下的充电或放电电流，定义如下：I=M×Cn其中：I=充电或放电电流，单位为A；M=C的倍数或分数；C=额定容量的数值，单位为Ah；N=小时数（对应于C）。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。例如，如果标称容量是1000mAhr,那么1C的放电速率对应于1000mA的放电电流，C/10的速率对应100mA的放电电流。通常生产商标定的电池容量都是指n=5时，即5小时放电的容量。例如，上述电池在200mA恒流放电时能够提供5小时的工作时间。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。然而实际上由于大电池放电时效能降低，此时的工作时间将小于1小时。 给锂离子电池充电的推荐方法是，向电池提供一个±1%限压的恒定电流，直到电池充满电，然后停止充电。用来决定电池何时充满电的方法包括：给总的充电时间定时、监视充电电流或兼用这两种方法。第一种方法采用限压恒定电流，变化范围从C/2到1C,持续2.5至3小时，使电池达到100%充电。也可以使用较低的充电电流，但是 将需要更长时间。第二种方法与第一种方法类似，只是需要监视充电电流。随着电池的充电，电压上升，这与采用第一种方法时完全相同。电池电压达到编程限压值（也称为 浮动电压）时，充电电流开始下降。电流一开始下降时，电池约充电至容量的50%至60%.浮动电压继续提供，直到充电电流降至足够低的水平（C/10至C/20），这时电池 (经典)锂电池过充电_过放_短路保护电路详解 该电路主要由锂电池保护专用集成电路ＤＷ０１，充、放电控制ＭＯＳＦＥＴ１（内含两只Ｎ沟道ＭＯＳＦＥＴ）等部分组成，单体锂电池接在Ｂ＋和Ｂ－之间，电池组从Ｐ＋和Ｐ－输出电压。充电时，充电器输出电压接在Ｐ＋和Ｐ－之间，电流从Ｐ＋到单体电池的Ｂ＋和Ｂ－，再经过充电控制ＭＯＳＦＥＴ到Ｐ－。在充电过程中，当单体电池的电压超过４．３５Ｖ时，专用集成电路ＤＷ０１的ＯＣ脚输出信号使充电控制ＭＯＳＦＥＴ关断，锂电池立即停止充电，从而防止锂电池因过充电而损坏。放电过程中，当单体电池的电压降到２．３０Ｖ时，ＤＷ０１的ＯＤ脚输出信号使放电控制ＭＯＳＦＥＴ关断，锂电池立即停止放电，从而防止锂电池因过放电而损坏，ＤＷ０１的ＣＳ脚为电流检测脚，输出短路时，充放电控制ＭＯＳＦＥＴ的导通压降剧增，ＣＳ脚电压迅速升高，ＤＷ０１输出信号使充放电控制ＭＯＳＦＥＴ迅速关断，从而实现过电流或短路保护。 二次锂电池的优势是什么? 1. 高的能量密度 2. 高的工作电压 3. 无记忆效应 4. 循环寿命长 5. 无污染 6. 重量轻 7. 自放电小 锂聚合物电池具有哪些优点? 1. 无电池漏液问题,其电池内部不含液态电解液,使用胶态的固体。 2. 可制成薄型电池：以 3.6V400mAh的容量，其厚度可薄至0.5mm。 3. 电池可设计成多种形状 4. 电池可弯曲变形：高分子电池最大可弯曲900左右 5. 可制成单颗高电压：液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压，高分子电池由于本身无液体，可在单颗内做成多层组合来达到高电压。 7. 容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍 IEC规定锂电池标准循环寿命测试为: 电池以0.2C放至3.0V/支后 1. 1C恒流恒压充电到4.2V截止电流20mA搁置1小时再以0.2C放电至3.0V(一个循环) 反复循环500次后容量应在初容量的60%以上 国家标准规定锂电池的标准荷电保持测试为(IEC无相关标准). 电池在25摄氏度条件下以0.2C放至3.0/支后,以1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,在温度为20+_5下储存28天后,再以0.2C放电至2.75V计算放电容量 什么是二次电池的自放电不同类型电池的自放电率是多少？ 自放电又称荷电保持能力，它是指在开路状态下，电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。一般而言，自放电主要受制造工艺，材料，储存条件的影响自放电是衡量电池性能的主要参数之一。一般而言，电池储存温度越低，自放电率也越低，但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用，BYD 常规电池要求储存温度范围为-20~45。电池充满电开路搁置一段时间后，一定程度的自放电属于正常现象。IEC标准规定镍镉及镍氢电池充满电后，在温度为20度湿度为65%条件下，开路搁置28天，0.2C放电时间分别大于3小时和3小时15分即为达标。 与其它充电电池系统相比，含液体电解液太阳能电池的自放电率明显要低，在25下大约为10%/月。 什么是电池的内阻怎样测量? 电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容量极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值,而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值. 交流内阻测试方法为:利用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个1000HZ,50mA的恒定电流,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值. 什么是电池的内压电池正常内压一般为多少? 电池的内压是由于充放电过程中产生的气体所形成的压力.主要受电池材料制造工艺,结构等使用过程因素影响.一般电池内压均维持在正常水平,在过充或过放情况下,电池内压有可能会升高: 如果复合反应的速度低于分解反应的速度,产生的气体来不及被消耗掉,就会造成电池内压升高. 什么是内压测试? 锂电池内压测试为:(UL标准) 模拟电池在海拔高度为15240m的高空(低气压11.6kPa)下,检验电池是否漏液或发鼓. 具体步骤:将电池1C充电恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA ,然后将其放在气压为11.6Kpa,温度为(20+_3)的低压箱中储存6小时,电池不会爆炸,起火,裂口,漏液. 环境温度对电池性能有何影响？ 锂电池充电控制器的设计与实现 一本课题研究的目的和意义 随着社会的发展，各种便携式设备已经逐步走进了我们的生活：手机,MP3,笔记本电脑，数码相机，便携式dvd等已经成为了我们日常生活的一部分。伴随着便携式电子产品的发展，其用电问题也越来越受到大家的关注。目前，市场上有一次电池和二次电池，一次电池是一次性应用的电池，二次电池是可以反复使用的电池。随着便携式设备的发展，无论从节约成本来说，还是从环境保护的角度来说，二次电池都比一次电池更有优势，因此二次电池的市场需求量也越来越大。 锂离子电池自20世纪90年代上市以来，它以能量密度高，使用寿命长的特点倍受重视。基于市场的要求，世界各大电池生产商为了在市场领域里取得优势，无不致力于开发具有能量密度高，小型化，薄型化，轻量化，安全性高，循环寿命长，低成本的新型电池。对此，聚合物锂离子电池具有上述各项优点，是各厂商致力研究的目标。聚合物锂离子电池基于安全、轻薄等特性，广泛应用于便携式设备，所以聚合物锂离子电池是21世纪移动设备最佳的电源解决方案。 然而，锂离子电池已易受到过充电、深放电以及短路的损害。单体锂离子电池的充电电压必须严格限制。充电速率通常不超过1C，最低放电电压为2.7～3.0V，如再继续放电，则会损害电池。锂离子电池以恒流转恒压方式进行充电。采用1C充电速率充电至4.1V时，充电器应立即转入恒压充电，充电电流逐渐减小；当电池充足电后，进入涓流充电过程。为避免过充电或过放电，充电器必须采取安全保护措施，以监测锂离子电池的充放电状态。 二本课题的主要工作内容和预期达到的目标 主要工作内容： （1）了解并掌握锂离子电池的各种充电方式 1.恒流充电 充电器的交流电源电压通常会波动，充电时需采用一个直流恒流电源(充电器)。当采用恒流充电时，可使电池具有较高的充电效率，可 方便地根据充电时间来决定充电是否终止，也可改变电池的数目。恒 流电源充电电路如图2-1所示。 图2-1 恒流电源充电电路 2.恒压充电 恒压充电电路如图2-3所示。恒压充电是指每只单体电池均以某一恒定电压进行充电。当对电池进行这一充电时，电池两端的电压决定了充电电流。这种充电方式的充电初期电流较大，末期电流较小。充电电流会随着电压的波动而变化，因此充电电流的最大值应设置在充电电压最高时，以免时电池过充电。 另外，这种充电方式的充电末期电压在达到峰值后会下降。电池的充电电流将变大，会导致电池温度升高。随着电池温度升高，电压下降，将造成电池的热失控，损害电池的性能。 图2-3 恒压充电电路 六、简易充电电路： 现在有不少商家出售不带充电板的单节锂电池。其性能优越，价格低廉，可用于自制产品及锂电池组的维修代换，因而深受广大电子爱好者喜爱。有兴趣的读者可参照图二制作一块充电板。其原理是：采用恒定电压给电池充电，确保不会过充。输入直流电压高于所充电池电压3伏即可。R1、Q1、W1、TL431组成精密可调稳压电路，Q2、W2、R2构成可调恒流电路，Q3、R3、R4、R5、LED为充电指示电路。随着被充电池电压的上升，充电电流将逐渐减小，待电池充满后R4上的压降将降低，从而使Q3截止， LED将熄灭，为保证电池能够充足，请在指示灯熄灭后继续充1—2小时。使用时请给Q2、Q3装上合适的散热器。本电路的优点是：制作简单，元器件易购，充电安全，显示直观，并且不会损坏电池．通过改变W1可以对多节串联锂电池充电，改变W２可以对充电电流进行大范围调节。缺点是：无过放电控制电路。图三是该充电板的印制板图（从元件面看的透视图）。 概述 PT6102 是一款高度集成的单节锂离子电池充电器，较少的外部元件数目使得它非常适合于便携式应用。内部集成功率管，不需要外部检测电阻和防倒灌二极管。充电电流通过外部电阻进行设置，充电结束电压固定在4.2V。热反馈可以自动调节充电电流，可以在大功率或高环境温度下对芯片加以保护PT6102 分三个阶段对电流进行充电：当电池电压低于2.9V 时是涓流充电，当电池电压大于2.9V 时是恒流充电，并且涓流充电电流是恒流充电电流的1/10,当电池电压到4.2V 时进行恒压充电，在恒压充电过程中，充电电流逐渐减少，当减少到恒流充电电流的1/10 时，结束充电过程。 特点 可以用 USB 端口直接对单节电池进行充电. 充电电流最大可以到 800mA 不需要外部功率管，检测电阻和防倒灌二极管 涓流、恒流、恒压三阶段，并有热调节功能，可以在无过热的情况下最大化充电电流 精度达±1%的4.2V 充电电压 SOT23-5 和ESOP8 封装 锂电池充电电路详解 四、锂电池的充放电要求; 1、锂电池的充电:根据锂电池的结构特性，最高充电终止电压应为4.2V，不能过充，否则会因正极的锂离子拿走太多，而使电池报废。其充放电要求较高，可采用专用的恒流、恒压充电器进行充电。通常恒流充电至4.2V/节后转入恒压充电，当恒压充电电流降至100mA以内时，应停止充电。 充电电流(mA)=0.1,1.5倍电池容量(如1350mAh的电池，其充电电流可控制在135,2025mA之间)。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右，充电时间约为2,3小时。 2、锂电池的放电:因锂电池的内部结构所致，放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离子在负极，以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则，电池寿命就相应缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子，就要严格限制放电终止最低电压，也就是说锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/节，最低不能低于2.5V/节。电池放电时间长短与电池容量、放电电流大小有关。电池放电时间(小时)=电池容量/放电电流。锂电池放电电流(mA)不应超过电池容量的3倍。(如1000mAH电池，则放电电流应严格控制在3A以内)否则会使电池损坏。 目前市场上所售锂电池组内部均封有配套的充放电保护板。只要控制好外部的充放电电流即可。 五、锂电池的保护电路: 两节锂电池的充放电保护电路如图一所示。由两个场效应管和专用保护集成块S--8232组成，过充电控制管FET2和过放电控制管FET1串联于电路，由保护IC 监视电池电压并进行控制，当电池电压上升至4.2V时，过充电保护管FET1截止，停止充电。为防止误动作，一般在外电路加有延时电容。当电池处于放电状态下， 锂电池充电控制器MAX1811的引脚参数及电路 MAX1811是美信公司生产的USB接口单节锂电池充电控制器，它可以直接由USB端口供电，或由其他外部电源供电，电源电压可达+6.5V。 1 特性 MAX1811无须微处理器控制，最大充电电压可由引脚设置为4.1 V或4.2 V （引脚一接地输出4.1v 接高电平则输出4.2v），最大误差为0.5%。 MAX1811对电池充电电流可通过逻辑控制电路置为100mA或500mA，符合USB的电流标准。MAX1811工作于线性模式，无须外部电感，内置的MOSFE T功率开关有效节省了线路板尺寸。 当采用U部端口电源给电池充电时，对于低功率USB端口，应将MAX1811芯片的SETI端电位拉低，其充电电流设定为100mA，对于高功率的USB端口，应将MAX1811芯片的SETI引脚接高电平，此时充电电流设定为500mA；将5 ETV端接高电平或接低电平，锂电池的充电电压分别被设置为4.2 V或4.1 V。MAX1811的CHG端允许芯片在充电期间点亮LED。 2 引脚功能 MAX1811采用增强散热型8引脚SO封装，允许耗散功率为1.4 W：另外，MAX1811内部还带有热保护二极管，进而降低了充电器的成本与尺寸。MAX1 811引脚功能如下表。 3 MAX1811锂电池充电控制电路 该电路的充电电流有100mA (图中开关SB断开时)、500mA(图中开关S闭合时)两挡可供选择。电路允许的MAX1811的第1脚按图连接时，最高充电电压为4.2V；第1脚与电源负端连接时，最高充电电压为4.1V。一旦达到最高充电电压时，充电电流就急剧减少，并维持最高充电电压不变。图中，VD1作为电源指示，VD2作为充电指示，灯亮表示正在充电，灯灭表示充电结束。 3充电曲线： 自制简单锂电池充电器电路 充电器电路图及原理 电路很简单，如附图所示,元件很容易廉价获得，适用范围很宽，可以适应1节－4节串连电压，充电电流可以通过元件参数选择，充电特性也比较理想，原理如下：由LM317和R1、R2、R3组成一个典型的恒流电路（431暂时认为断开R4比较大可以先不看）。当电压不太高时保持恒定的充电电流。以两节电池充电为例，理想状态下，充电电流应该是电压达到8.3V前一直保持恒定。当A点电压达到拐点值8.3V时，经过R4、R5分压，TL431开始导通，并把LM317的基准点电压从8.3V逐渐拉下。所谓拐点就是指电流开始下降的那点。直到电压达到8.4V的0电流点，A点仍然保持这个8.3V电压，LM317的输出V out下降到8.4V，其调整端下降到7.17V。 电池电压为8.3V时（拐点）各点的电压都标在图上，充电截止（8.4V）的各点电压以括号形式也标在后边。 元件选择 LM317，三端可调串连稳压块，选塑封的，LM317T，常用。根据电流不同，应选用相应的散热片。 TL431，三端可调并联稳压块，与一个小三极管外形一样，常用。 RL就是外接被充电池。 电流采样电阻R1，计算方法是R1 = 1.23 / 充电电流。例如，若充电电流为0.3A，则电阻应该选择4.1欧。这个电阻一般要选择功率大一些的，比如1A就应该是2W的。 可调电阻R4可以选择那种篮色的精密多圈，取比额定值大一些的，比如23.2k的就可以选择25K的多圈。若嫌多圈太贵或难找，也可以用一个固定电阻串连一个普通可调电阻。例如23.2k的就可以选择22k固定加一个2.2k－3.9k可调节的，以便进行精细调节。 锂电池保护电路 锂电池过充电,过放电,过流及短路保护电路 下图为一个典型的锂离子电池保护电路原理图。该保护回路由两个 MOSFET(V1、V2)和一个控制IC(N1)外加一些阻容元件构成。控制IC负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C3为延时电容，该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能. 锂电池保护工作原理: 1、正常状态 在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压，两个MOSFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。 此状态下保护电路的消耗电流为μA级，通常小于7μA。 2、过充电保护 锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V(根据正极材料不同，有的电池要求恒压值为4.1V)，转为恒压充电，直至电流越来越小。 电池在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充电至超过4.3V时，电池的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现安全问题。 在带有保护电路的电池中，当控制IC检测到电池电压达到4.28V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“CO”脚将由高电压转变为零电压，使V2由导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电器无法再对电池进行充电，起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的体二极管VD2的存在，电池可以通过该二极管对外部负载进行放电。 在控制IC检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为1秒左右，以避免因干扰而造成误判断。 3、过放电保护 电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当电池电压降至2.5V时，其容量已被完全放光，此时如果让电池继续对负载放电，将造成电池的永久性损坏。 在电池放电过程中，当控制IC检测到电池电压低于2.3V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到过放电保护作用。而此时由于V1自带的体二极管VD1的存在，充电器可以通过该二极管对电池进行充电。 由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低，因此要求保护电路的消耗电流极小，此时控制IC会进入低功耗状态，整个保护电路耗电会小于0.1μA。 总线型锂电池充电系统设计说明书 2012年8月 天津大学电气与自动化工程学院 目录 第一章技术规范和要求 (2) 第二章系统概述 (3) 第三章各模块功能实现 (5) 第四章性能和技术保障 (12) 第五章项目实施和产品报价 (13) 第一章技术规范和要求 一、技术指标 1.运行环境条件：海拔小于2500m（室内/室外），环境温度-40℃～+55℃； 相对湿度≤95%； 2.运输和贮存环境条件：海拔小于3500m（室内/室外）温度-45℃～+80℃； 相对湿度≤95%； 3.防护等级：IP45； 4.输入电源：180V～250V,50±5Hz； 5.单模块技术指标：输出电压0～7V,输出电流20A,效率>0.9,纹波<100mv； 6.输入输出隔离电压Vrms≥3500V/1mA 1min。 二、电源充电指标 1.采取全并充充电模式；具备恒流、恒压和限流充电功能； 2.充电电流3A～7A；控制精度±0.2A；检测精度±0.05A，恒流充电电流值 可以在其允许的范围内任意设置（设置的最小单位为0.05A）； 3.单体电池恒压充电值为3V至 4.15V，精度为±0.02V，恒压充电电压值可 以在其允许的范围内任意设置（设置的最小单位为0.02V）； 4.截止充电电流值为0.5A，截止充电电压值为4.17V，截止充电时间为1-8h 可设定； 5.充电机具备双总线通讯接口，可冗余通讯故障，通过配套的控制软件和上 位计算机通讯。上位计算机软件可以获取电池组各单体每次充电的充电时间、电流、单体电压、充电量等各种信息。 三、技术规范 1.HJB68-92 《舰艇电子装备显控台，机箱，机柜通用规范》 2.QJ201A-99 《印制电路板通用规范》 3.QJ165A-95 《航天电子电气产品安装通用技术要求》 4.GB2421 《电工电子产品基本环境试验规程总则》 5.JB/TS234-91 《工业控制计算机系统验收大纲》 6.GB/T15532-2008 《计算机软件单元测试》 锂离子电池的原理及充电器 锂离子电池是前几年出现的金属锂蓄电池的替代产品，它的阳极采用能吸藏锂离子的碳极，放电时，锂变成锂离子，脱离电池阳极，到达锂离子电池阴极。锂离子在阳极和阴极之间移动，电极本身不发生变化。这是锂离子电池与金属锂电池本质上的差别。锂离子电池的阳极为石墨晶体，阴极通常为二氧化锂。充电时，阴极中锂原子电离成锂离子和电子，并且锂离子向阳极运动与电子合成锂原子。放电时，锂原子从石墨晶体内阳极表面电离成锂离子和电子，并在阴极处合成锂原子。所以，在该电池中锂永远以锂离子的形态出现，不会以金属锂的形态出现，所以这种电池叫做锂离子电池。 一、锂离子电池的充放电特性 500mAh的AA型锂离子电池的充放电特性曲线如图1。单只锂离子电池的充电电压最好保持在4.1V+50mV，充电电流通常限制在1C(500mA)以下，否则会造成锂离子电池永久性损坏。锂离子电池通常采用恒流/恒压充电模式，即先采用1C的恒定电流充电，电池电压不断上升，当上升到4.1V时充电器应立即转入恒压方式(4.1V+50mV)，充电电流逐渐减小，当电池充足电时，电流降到涓流充电电流。用此方法，大约两个小时电池可以充足(500mAh)。锂离子电池放电电流不应超过3C(1.5A)，单体电池电压不应低于2.2V，否则会造成损坏。采用0.2C的放电电流，电池电压下降到2.7V时，可以放出额定电池容量(500mAh)，采用1C的放电电流时，电池能够放出90%的电池容量，另外环境的温度对电池的放电容量也会产生影响，所以规定了锂离子电池放电时的温度为-20℃～+60℃。锂离子电池的一个特点是比较容易显示剩余电量，因为锂离子电池的工作电压随时间徐徐下降，锂离子电池放电起始电压为4.1V(4.2V)，放电终止电压为2.5V。 二、锂离子电池的优缺点 优点：1.工作电压高;2.体积小、重量轻、能量高;3.寿命长;4.安全快速充电;5.允许温度范围宽;6.放电电流小、无记忆效应、无环境污染。 缺点：1.与干电池无互换性;2.不能快速充电;3.内部阻抗高;4.工作电压变化大;5.放电速率大，容量下降快，无法大电流放电。 三、锂离子电池充电器 下面介绍一种新型的锂离子电池充电器模块PS1719，它采用恒流/恒压方式控制锂离子电池充电。恒流、恒压调整方便，以充电电流减小到最大电流(恒流)的15%作为充满判别基准，并终止充电。此外还有充电显示和充满显示功能。PS1719模块工作电压为9V，内部结构见图2。 图3给出了PS1719的典型电路图，按图可以组成简单且功能齐全的锂离子电池充电器。 蓄电池智能充电器电路 1．蓄电池自动充电器(1) 本文介绍的充电器可方便地问时为两组6v、2Ab～4从的曹电池充电，具有自动停充及指示功能。 电路如图4—8所示。FU是短路保护管，LEDl为供电指示，调节RP1可改变ICl的输出电压，RP2的中心端为电压比较器IC2的正相输入端提供一参考电压，R3为充电电流取样电阻，VD 可防止电池放电，LED2是充电状态指示，C1、C2用来防止脉冲干扰。 自动停充的控制原理是：充电电流随充电的进行逐渐减小，在R3上的压降也减小。若它小于RP2上的设定值，IC2的②脚电平与③脚电平的关系由高于变为低于，⑥脚输出由高电平跳变至低电平，VD反偏，充电电流下降为零，此时，由于R3上已无压降．改IC2的⑥脚保持低电平，LED2发光指不电池已充足电待用。 元器件可参照图4—8选取。IC1上应加装散热器，IC2并不一定要使用LM741，其他型号的单运放或多运放的—个单元也可以。 调试过程如下：先不装IC2，不接蓄电池，调节RPl．使ICl的输出电压为8．5V。断开供电，装上IC2，接上充足电的两蓄电池组。恢复供电，调节RP2使LED2由不发光到开始发光，固定RPl和RP2即可。 2．茸电池自动充电器（Ⅱ） 本文介绍的简易充电器可对24V以下的蓄电池进行自动充电．最大充电电流可达2．5A，并具有恒流充电及充满目停功能。囱4—9为自动充电器电原理图。220V市电经变压器T 降压获得次级电压U2，经VDl～ VD4桥式整流输出直流脉动电压，由正极A点经过继电器常闭触点Kl—2、R 4、电流表PA、 VTl，通过蓄电池GB、VT2至负极B点对GB进行充电。调节RPl的大小，即调节VT1、VT2的基极电位，从而调节VT2的Icb，即充电电流大小。由于蓄电池端电压能反映其充电情况．故以标称电压为12V的蓄电池为例，当电池电压上升到(12／2)×2．5＝15V时，VT3饱和导通． K1得电吸合，常闭触点K1—2断开，切断充电回路，充电器停止充电。调节RP2，可设定蓄电池充满自停的上限值。 锂离子电池保护电路原理分析 随着科技进步与社会发展，象手机、笔记本电脑、MP3播放器、PDA、掌上游戏机、数码摄像机等便携式设备已越来越普及，这类产品中有许多是采用锂离子电池供电，而由于锂离子电池的特性与其它可充电电池不同，内部通常都带有一块电路板，不少人对该电路的作用不了解，本文将对锂离子电池的特点及其保护电路工作原理进行阐述。 锂电池分为一次电池和二次电池两类，目前在部分耗电量较低的便携式电子产品中主要使用不可充电的一次锂电池，而在笔记本电脑、手机、PDA、数码相机等耗电量较大的电子产品中则使用可充电的二次电池，即锂离子电池。 与镍镉和镍氢电池相比，锂离子电池具备以下几个优点： 1.电压高，单节锂离子电池的电压可达到3.6V，远高于镍镉和镍氢电池的1.2V 电压。 2.容量密度大，其容量密度是镍氢电池或镍镉电池的1.5-2.5 倍。 3.荷电保持能力强（即自放电小），在放置很长时间后其容量损失也很小。 4.寿命长，正常使用其循环寿命可达到500 次以上。 5.没有记忆效应，在充电前不必将剩余电量放空，使用方便。 由于锂离子电池的化学特性，在正常使用过程中，其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应，但在某些条件下，如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后，会严重影响电池的性能与使用寿命，并可能产生大量气体，使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题，因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路，用于对电池的充、放电状态进行有效监测，并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。 下页中的电路图为一个典型的锂离子电池保护电路原理图。 如图中所示，该保护回路由两个MOSFET（V1、V2）和一个控制IC（N1）外加一些LT8490锂电池充电器电路设计详解
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