一种简易锂电池恒流充电电路的设计
手机电脑中的锂电池的充电需要恒流电流，而日常生活中我们所使用的是220V的正弦交流电。为了给锂电池充电，我们需要将220V的正弦交流电转换成特定电压的恒流电。我设计的一种转换电路如下，它包括变压器整流电路、恒流产生电路、自动断电电路、显示电路和电源电路5个部分。
变压器整流电路的功能是将220V 正弦交流电转换为合适的电流和电压信号,从而为后续电路提供信号。晶体管电流源为电路产生恒定的充电电流。利用三极管饱和导通时的电压特性实现自动断电电路的功能,从而实现当电池充满电时电路能够自动断开。显示电路的功能是利用发光二极管将电路开始充电和结束充电的状态显示出来。稳压电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电压。
变压器整流电路和稳压电源电路(如图虚线左边所示) ,其主要由变压器、二极管桥式电路、电容构成。其中变压器采用常规的铁心变压器,并将普通的220V正弦交流电变为12V 正弦交流电,再通过二极管桥式电路进行整流和电容C1滤波。整流信号由VC1引出。在此基础上再接三端稳压器CW7812 及电容C3、C4 (如图虚线右边所示) ,这样整个电路就构成稳压电源电路。由B点提供+ 12 V的直流电压。
如图二所示，由稳压管VZ1、晶体管VT1、电阻R1、电容C2构成的晶体管电流源提供恒定电流, I C≈I E = UV Z1 - UB E1 R1。
取稳压管电压为5V ,R1为51Ω,此时I C≈100 mA ,作为电路的充电电流。
如图三所示,自动断电电路是由三极管VT2、电压跟随器A1、电压比较器A2电阻R4、R5、R6、R7、R8、R11和可变电阻R P1构成。当充电开始时,电压比较器输出高电平, V T2导通,V T1也导通,指示灯发光二极管亮,给电池充电。可以先设定转换开关为1时给一节电池充电,转换开关为2时给二节电池充电,依次类推,实现对1至4节电池充电。当电池充满时,电压比较器输出低电平,V T2截止,V T1不导通,发光二极管熄灭,充电完毕。
所有的 输入关键字 联系我们 | TI 全球网站: 中国 (简体中文) | my.TI 登录 返回目录页 先进的锂电池线性充电管理芯片BQ2057及其应用 北京理工大学机电工程学院 魏维伟 李杰 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 、
WMZD系列专门为LED照明做温度补偿的电阻，采用热敏电阻补偿法的LED恒流源，具有电路简洁，可靠性好,组合方便，经济实用，适用各种LED头灯，日光灯，路灯；车船灯,太阳能LED庭院灯；LED显示屏等对恒流的需求。是专门针对LED照明出现的由于温度引起的LED PN结电压VF下降，即-2mV/℃,称为PN结的负温效应。该特性在发光应用上是个致命的缺陷，直接影响到LED器件的发光效率、发光亮度、发光色度。比如，常温25℃时LED最佳工作电流20mA，当环境温度升高到85℃时，PN结电压VF下降,工作电流急剧增加到35mA～37mA,此时电流的增加并不会产生亮度的增加，称为亮度饱和。更为严重的是，温度的上升，引起光谱波长的偏移，造成色差。如长时工作在此高温区还将引起器件老化，发光亮度逐步衰减。同样，当环境温度下降至-40℃时，结电压VF上升，最佳工作电流将从20mA减小到8mA~10mA，发光亮度也随电流的减少而降低，达不到应用场所所需的照度。 为了避免上述特性带来的不足，一般在LED灯的相关产品上，通常采用如下措施：1.将LED装在散热板上，或风机风冷降温。2.LED采用恒流源的供电方式，不因LED随温度上升引起使回生电流增加，防止PN结恶性升温。或这两种方法并用。实践证明，这两种方法用于大功率LED灯（如广告背景灯、街灯）。确实是行之有效的措施。但当LED 灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了：散热板和风冷能否集成在一个普通灯头的空间内；采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路，它的寿命不取于LED，而取决整个系统的某块“短板”；有没有吸引眼球的价格。用热敏电阻补偿法来解决LED恒流源问题，既经济又实用。 我公司采用具有正温度系数的热敏电阻(+2mV/℃)与负温度特性的LED(-2mV/℃)串联，互补成一个温度系数极小电阻型负载。一旦工作电压确定后，串联回路中的电流，将不会随温度变化而变化，通俗地讲，当LED随温度升高电流增加时，热敏电阻也随温度升高电阻变大，阻止了回路电流上升，当LED 随温度下降电流减小时，热敏电阻也随温度下降电阻变小，阻止了回路电流的减少，如匹配得当，当环境温度在-40℃-85℃范围内变化时，LED的最佳工作电流不会明显变化，见图1电流曲线Ⅱ。 2:应用: 从图1可见，采用热敏电阻温度补偿方法与采用集成电路等元件组成的恒源相比，热敏电阻温度补偿法只用1个热敏电阻元件就可解决LED恒流源问题，其价格、体积、寿命等优势不言而喻。我们采用的
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
几种简单的恒流源电路 恒流电路应用的范围很广，下面介绍几种由常用集成块组成的恒流电路。 1.由7805组成的恒流电路，电路图如下图1所示： 电流I＝Ig＋VOUT/R，Ig的电流相对于Io是不能忽略的，且随Vout，Vin及环境温度的变化而变化，所以 这个电路在精度要求有些高的场合不适用。 2.由LM317组成的恒流电路如图2所示，I＝Iadj＋Vref/R
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。
一种简易锂电池恒流充电电路的设计 手机电脑中的锂电池的充电需要恒流电流，而日常生活中我们所使用的是220V的正弦交流电。为了给锂电池充电，我们需要将220V的正弦交流电转换成特定电压的恒流电。我设计的一种转换电路如下，它包括变压器整流电路、恒流产生电路、自动断电电路、显示电路和电源电路5个部分。 变压器整流电路的功能是将220V 正弦交流电转换为合适的电流和电压信号,从而为后续电路提供信号。晶体管电流源为电路产生恒定的充电电流。利用三极管饱和导通时的电压特性实现自动断电电路的功能,从而实现当电池充满电时电路能够自动断开。显示电路的功能是利用发光二极管将电路开始充电和结束充电的状态显示出来。稳压电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电压。 变压器整流电路和稳压电源电路(如图虚线左边所示) ,其主要由变压器、二极管桥式电路、电容构成。其中变压器采用常规的铁心变压器,并将普通的220V正弦交流电变为12V 正弦交流电,再通过二极管桥式电路进行整流和电容C1滤波。整流信号由VC1引出。在此基础上再接三端稳压器CW7812 及电容C3、C4 (如图虚线右边所示) ,这样整个电路就构成稳压电源电路。由B点提供+ 12 V的直流电压。 如图二所示，由稳压管VZ1、晶体管VT1、电阻R1、电容C2构成的晶体管电流源提供恒定电流, I C≈I E = UV Z1 - UB E1 R1。 取稳压管电压为5V ,R1为51Ω,此时I C≈100 mA ,作为电路的充电电流。 如图三所示,自动断电电路是由三极管VT2、电压跟随器A1、电压比较器A2电阻R4、R5、R6、R7、R8、R11和可变电阻R P1构成。当充电开始时,电压比较器输出高电平, V T2导通,V T1也导通,指示灯发光二极管亮,给电池充电。可以先设定转换开关为1时给一节电池充电,转换开关为2时给二节电池充电,依次类推,实现对1至4节电池充电。当电池充满时,电压比较器输出低电平,V T2截止,V T1不导通,发光二极管熄灭,充电完毕。
BATT BATT-8.4V 图1 锂电池充电电路原理图 输入电源V in =24V ,充电电流1～1.5A，锂电池参数为8.4V，2.5A 1、充电电流的设置 恒流充电电流由下式决定：CS CH R mV I 200=，取A I CH 25.1=，得 Ω=16.0CS R 选取R CS 参数为0.16Ω±5%/1W 实际使用电阻值为150mΩ，得A A R mV I CS CH 33.1150 200 200=== 2、充电结束电流的设置 在恒压充电模式，充电电流逐渐减小，当充电电流减小到EOC 管脚的电阻所设置的电流时，充电结束。充电结束电流由下式决定： 6 10 ) 314350(278.1×+×= CS EOC R R I ，R3取10K ，I EOC =0.2A 3、电感的选择 在正常工作时，瞬态电感电流是周期性变化的。在P 沟道MOS 场效应晶体管导通期间，输入电压对电感充电，电感电流增加；在P 沟道MOS 场效应晶体管关断期间，电感向电池放电，电感电流减小。电感的纹波电流随着电感值的减小而增大，
随着输入电压的增大而增大。较大的电感纹波电流会导致较大的纹波充电电流和磁损耗。所以电感的纹波电流应该被限制在一个合理的范围内。 电感的纹波电流可由下式估算： )1(1 VCC V V L f I BAT BAT L ?×××= Δ 其中： f 是开关频率，300KHz L 是电感值 VBAT 电池电压 VCC 是输入电压 在选取电感值时，可将电感纹波电流限制在△IL ＝0.4×I CH ，I CH 是充电电流，得 L>34.2μΗ，实际取电感值为39μΗ。 4、电源自动切换电路 VOUT 给后续电路供电 图2 电源自动切换电路 当外部电源断开时，PMOS 管导通，由电池给外部系统供电，当外部电源接入时， PMOS 管关断，电池和系统电源之间断开，外部电源对系统供电。
恒流恒压充电器的原理与设计 2009-09-22 09:26 随着高新电子技术的发展各类充电电子产品不断上升，为此云峰电子为朋友们提供些相关恒流充电器的制作与原理分析，请仔细阅读！详情咨询https://www.doczj.com/doc/472469902.html, 第一类、lm317恒流源电路图 图１、图２分别是用７８××和ＬＭ３１７构成的恒流充电电路，两种电路构成形式一致。对于图１的电路，输出电流Ｉｏ＝Ｖｘｘ／Ｒ＋ＩQ，式中Ｖｘｘ是标称输出电压，ＩQ是从ＧＮＤ端流出的电流，通常ＩQ≤５ｍＡ。当ＶＩ、Ｖｘｘ及环境温度变化时，ＩＱ的变化较大，被充电电池电压变化也会引起ＩQ的变化。ＩQ是Ｉｏ的一部分，要流过电池，ＩQ的值与Ｉｏ相比不可忽略，因而这种电路的恒流效果比较差。对于图２的电路，输出电流Ｉｏ＝ＶREF／Ｒ＋ＩADJ，式中ＶREF是基准电压，为１．２５Ｖ，ＩADJ是从调整端ＡＤＪ流出的电流，通常ＩADJ≤５０μＡ。虽然ＩADJ也随ＶI及环境条件的变化而变化，且也是Ｉｏ的一部分，但由于ＩADJ仅为７８××的ＩQ的１％，与Ｉｏ相比，ＩQ可以忽略。可见ＬＭ３１７的恒流效果较好。 对可充电电池进行恒流充电，用三端稳压集成电路构成恒流充电电路具有元件易购、电路简单的特点。有些读者在设计电路时采用７８××稳压块，如《电子报》２００１年第２期第十一版刊登的《简单可靠的恒流充电器》及今年第６期第十版的《恒流充电器的改进》一文，均采用７８０５。７８××虽然可接成恒流电路，但恒流效果不如ＬＭ３１７，前者是固定输出稳压ＩＣ，后者是可调输出稳压ＩＣ，两种芯片的售价又相近，采用ＬＭ３１７才是更为合理的改进。 ＬＭ３１７采用Ｔ０－３金属气密封装的耗散功率为２０Ｗ，采用ＴＯ－２２０塑封结构的耗散功率为１５Ｗ，负载电流均可达１．５Ａ，使用时需配适当面积的散热器。由于ＬＭ３１７的ＶREF＝１．２５Ｖ，其最小压差为３Ｖ，因此输入电压ＶI达４．２５Ｖ就能正常工作。但应注意输出电流Ｉｏ调得较大时，输入电压ＶI的范围将减小，超出范围会进入安全保护区工作状态，使用时可从图３的安全工作区保护曲线上查明输入—输出压差（ＶI－Ｖｏ）的范围。 ７８××与ＬＭ３１７内部均有限流、过热保护功能，后者还有安全工作区保护功能。７８××不允许ＧＮＤ端悬空，否则器件极易损坏。ＬＭ３１７即使ＡＤＪ端悬空，各种保护功能仍然
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，
4.2v锂电池充电电路图（一）：锂电池充电均衡电路 这个均衡电路用的是三个一模一样的并联稳压电路组成的，每个电池上并一个。 电路原理图如下： 每个稳压电源都调节到4.2V。均衡的原理是，当电池电压都小于4.2V时，并联稳压电路不起作用，充电电流都从电池上通过：
如果电池不均衡，其中有一个先充满（到达了4.2V），那么并联稳压电路就开始工作，起到分流作用，会把电压一直稳定到4.2V，即充电电流就不再经过充满的电池了： 原理就这么简单，再看看并联稳压电路的原理。下面是单个的电路，TL431是基准电压，通过调节可变电阻，把电压调节到4.2V。 如果电池两端小于4.2V，TL431不吸收电流，即下面的Ib=0，所以Ic=0，三级管关闭，充电电流就还是通过电池。
如果电池两端到达4.2V，TL431开始吸收电流，Ib》0，充电电流（即Ic）通过三极管，就不通过电池了，即不再给电池充电了。 另外说明一下，这个电路中的三个串联的二极管IN4001，是起分压作用的，可以减少散耗在三极管TI P42上的功率。如果不接这三个二极管IN4001，那么三极管TI P42上散耗的功率P=4.2V&TI mes;充电电流，加上之后， P=（4.2V-3&TI mes;0.7V）×充电电流 最右边的发光二极管有指示作用，灯亮，表示电压已经达到4.2V，即这个均衡电路对应的电池已经充满电了。 实际做好的电路板：
电路调试也比较简单，就是先不接电池，均衡电路直接接恒流电源（如果电源不支持恒流，可以串一个电阻，慢慢的把电源电压调上来）。然后一个一个调节可变电阻，让每个均衡电路的两端都是4.20V. 实际使用效果还不错，每个电池电压被严格限制到了4.20V。 4.2v锂电池充电电路图（二） 锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应：Li+MnO2=LiMnO2该反应为氧化还原反应，放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。现在锂电池已经成为了主流。
锂电池充电电路图 2009-03-08 18:26 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。 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。
第一章引言 随着现代技术的发展,恒定电流源的应用将十分重要，如机器人、工业自动化、卫星通信、电力通讯、智能化仪器仪表以及其它数字控制等方面都迫切需要应用恒定电流器件，因此, 研究和开发恒流器件具有十分重要的意义。许多场合, 尤其是高精度测控系统需要高精度的电压源与电流源。微电子工艺的高度发展, 给我们提供了许多小型化、集成化的高精度电压源, 但电流源, 特别是工作电流大的高精度电流源仍需使用者自行设计实现。 恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源,因此恒流源的应用范围非常广泛,并且在许多情况下是必不可少的。例如在用通常的充电器对蓄电池充电时,随着蓄电池端电压的逐渐升高,充电电流就会相应减少。为了保证恒流充电,必须随时提高充电器的输出电压,但采用恒流源充电后就可以不必调整其输出电压,从而使劳动强度降低,生产效率得到了提高。恒流源还被广泛用于测量电路中,例如电阻器阻值的测量和分级,电缆电阻的测量等,且电流越稳定,测量就越准确。 本论文主要概括了恒流源的基本概念，并设计出几种不同要求的恒流源，运用了SPCE061A单片机设计出新型数控恒流源，具有高稳定性和高灵敏性。对以往恒流源进行了改进创新。 第二章基本恒流源电路 2.1恒流源基础知识 基本恒流源电路是恒流源电路的基本组成，是分析恒流源电路的基础。2.1.1恒流源介绍 恒流源,是一种能向负载提供恒定电流之电路.它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点,又可以作 为其有源负载,以提高放大倍数.并且在差动放大电路、脉冲产生电路中得到了广泛应用. 过一定的论述.然而,对各种恒流电路之对比分析,各自应用特点,以及需要改进的方面,还有待进一步研究,本文就来探 讨这些问题. 2.1.2恒流源的原理和特点
供电电路切换与锂电池充电电路设计 目前市面上的充电管理IC，都是按照充电电池的充电特性来设计的。充电电池根据充电介质不同，分为镍氢电池，锂电池等。由于锂电池没有记忆效应，所以目前在各种手持设备和便携式的电子产品中，都采用锂电池供电。 由于锂电池的充电特性。充电过程一般分为三个过程： 1.涓流充电阶段。（在电池过渡放电，电压偏低的状态下） 锂电池一般在过渡放电之后，电压会下降到3.0V以下。锂电池内部的介质会发生一些物理变化，致使充电特性变坏，容量降低等。在这个阶段，只能通过涓涓细流缓慢的对锂电池充电，是锂电池内部的电介质慢慢的恢复到正常状态。 2.恒流充电阶段。（电池从过放状态恢复到了正常状态） 在经过了涓流充电阶段后，电池内部的电介质可以承受较大的充电电流，所以这个时候外部可以通过大一点的电流对锂电池充电，以此缩短充电时间。 这个阶段的充电电流一般靠充电管理IC外部的一个引脚外接一个电阻来决定。阻值大小则根据充电管理IC的datasheet上的公式来计算。 3．恒压充电阶段（已经充满85%以上，在慢慢的进行补充） 在锂电池的电容量达到了85％时候（约值），必须再次进入慢充阶段。使电压慢慢上升。最终达到锂电池的最高电压4.2V。 一般来说，锂电池都有一个BAT的引脚输出，这个BAT是连接到锂电池端的。同时这个引脚也是锂电池电压检测引脚。锂电池充电管理IC通过检测这个引脚来判断电池的各个状态。 在实际的便携式产品电路设计中，由于要求电池充电过程中，产品也要能够正常适用。所以设计中采用以下电路方式实现才是正确的方式： 图一 A210电源供电图 外部电压5V通过D2送到开关SW2, 同时通过充电管理IC MCP73831来送到锂电池。SW2的左边点电压为5V－0.7V=4.3V。由于锂电池的电压不管在充满电或者非充满状态的时候，都低于SW2左边点电压4.3V。所以D1是截止的。充电管理IC 正常对锂电池充电。 假如不加二极管D2和D1, 后级LDO RT9193直接接在BAT引脚输出上，则会
自制简单锂电池充电器电路 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Vout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。 电阻R2的要求不是很高，可以采用串并联的方法得到。比如8.8欧可以选择10欧并联75欧（或并50欧－91欧） 若电路设计为适应不同的电压，比如可以转换完成2节、3节、4节电池的充电，那就应该分别选择可调电阻，并找一个2刀3掷波段开关，用来切换两个可调电阻。 若要求充电电流也可以变化，自然也可以使用波段开关来转换。 调整时，接上电源（需要高于电池最高电压3.8V或以上，在此例中，为12.2V），不接负载，调整R4使得Vout为8.4V即可。验证：用电流表短路Vout到地，应该是额定电流。 这个电路的弱点是：没有反接保护。反接后尽管不会马上有什么损害，但电池放电。 另外，若是接入比额定值高的电池（比如2节电池的充电电路接了3节电池），则有少许放电。 刚才试验了一下，为了省事，直接仿照电路图搭焊，也算直观，经过测量，一切均为预期，试验成功。
2013年3月 直流可调恒流源设计 学生：徐乐 指导教师：王留留 电气信息工程学院自动化专业 1课程设计的任务与要求 1.1课程设计的任务 设计一个直流可调恒流源电路。通过调节线性电位器，产生可控恒定电流,当固定时产生恒定电流。 1.2课程设计的要求 设计一个简易可调恒流源产生电路,满足日常生活对恒定电流的需要 (1)输入（AC）：U=220V，f=50HZ。 (2)输出电流稳定，在一定围可调。 (3)设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 (4)自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。 (5)在Multisim软件上画出电路图，并仿真和调试，并测试其主要性能参数。 1.3课程设计的研究基础 电子技术基础（模电部分） 变压器、整流电路、滤波电路、稳压芯片、镜像电流源的工作原理 2 直流可调恒流源系统方案制定 2.1 方案提出 方案一 (1)电网提供交流220V(有效值)频率为50Hz的电压，要获得低压直流输出，首先必须采用 电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。 (2)降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大。 (3)脉动大的直流电压经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留
其直流成份。 (4)滤波后的直流电压，再通过稳压经可调恒流源电路，便可得到可调的恒定直流电流输出， 供给负载R L 。 方案二 (1)将交流电220v 电压转化为可调恒压源输出。包括降压器、整流电路、滤波稳压芯片、 取样电路。 (2)电压电流转换电路。 (3)两电路整合，将220v 电压转化为可调恒流源。 2.2 方案论证 第一种方案是直接设计直流可调恒流源电路，只有一个电路。第二种方案是通过电压电流转换电路，将两个电路整合，要设计的电路比较多。第一种方案比较简单，通过比较选择第一种方案。 3 直流可调恒流源系统方案设计 3.1各单元模块功能介绍及电路设计 直流恒流电源是一种将220V 交流电转换成恒流输出的直流电的装置，它需要变压、整流、滤波、恒流四个环节才能完成。一般由电源变压器、整流滤波稳压电路及恒流电路所组成，基本框图如下： 图1 系统框图 (1) 电源变压器：它的作用是将220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。变压 器的变比由变压器的副边确定，变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n ，式中n 是变压器的效率。 （2）整流电路：利用单向导电元件，将50HZ 的正弦交流电变换成脉动的直流电路。 T 负 载
基于锂电池充电器的设计与制作附原理图和PCB | By: xdy12530 ] 由于我的四轮驱动机器人上采用了16.5V的锂电池供电，而市场上又没有该电池的充电器，使得充电让我很纠结。无奈之下便设计了一款便携式简单型锂电池充电器。解决的充电的烦恼。 该充电器可以输出100mA-1A可调的充电电流，输入电压为VIN>18V，可用笔记本上的19V电压充电。充电时间一般按照充电输出电流的大小决定。 下面见图哦 下面讲解一下电路的工作原理。因为我是给16.5V的锂电池充电的，所以输入的电压为18V电压，也可以大于18V。用笔记本上的充电器很不错哦。输入电压18V经过1.5A的保险丝，二极管保护后到PNP功率管的输入端。
默认状态功率管是出于导通状态，因为LM324的1脚输出高，Q3三极管导通，PNP功率管基极拉低，功率管导通。其中RL1电阻为1欧姆，是用来限流的。通过对该电阻上的电压采样，然后经过LM324对基准电压的比较后取出一个电压值，由这个电压值控制功率管的输出电流，始终在一个极限电流上，或者说是短路电流上，我设置的为500MA。大家可以调节可调电阻来调节短路电流。另外还有一个对锂电池电压的采样，当电池没插入时，末级保护二极管通过两个电阻乘以功率管输出的17.5v电压进行分压后的一个电压值给LM324与基准比较输出给三极管，此时绿灯亮，当电池没电时充电插入充电座后，采样电阻R6,R7所采样到的电压变低，同时给LM324与基准电压比较后，红灯亮。当充满电后采样部分的电压等于基准电压，绿灯变亮，此时充电完成。但充电过程仍会以小电流的充电方式充电。 下面见实物图哦 这是充电器的实物正面图，左边为DC18V输入，右边为VOUT充电输出接
一种简单有效的锂电池充电均衡电路 这个均衡电路用的是三个一模一样的并联稳压电路组成的，每个电池上并一个。 每个稳压电源都调节到4.2V。均衡的原理是，当电池电压都小于4.2V时，并联稳压电路不起作用，充电电流都从电池上通过： 如果电池不均衡，其中有一个先充满（到达了4.2V），那么并联稳压电路就开始工作，起到分流作用，会把电压一直稳定到4.2V，即充电电流就不再经过充满的电池了：
原理就这么简单，再看看并联稳压电路的原理。下面是单个的电路，TL431是基准电压，通过调节可变电阻，把电压调节到4.2V。 如果电池两端小于4.2V，TL431不吸收电流，即下面的Ib=0，所以Ic=0，三级管关闭，充电电流就还是通过电池。 如果电池两端到达4.2V，TL431开始吸收电流，Ib>0，充电电流(即Ic)通过三极管，就不通过电池了，即不再给电池充电了。 另外说明一下，这个电路中的三个串联的二极管IN4001，是起分压作用的，可以减少散耗在三极管TIP42上的功率。如果不接这三个二极管IN4001，那么三极管TIP42上散耗的功率P=4.2V×充电电流，加上之后，P=（4.2V-3×0.7V）×充电电流。 最右边的发光二极管有指示作用，灯亮，表示电压已经达到4.2V，即这个均衡电路对应的电池已经充满电了。
实际做好的电路板： 电路调试也比较简单，就是先不接电池，均衡电路直接接恒流电源（如果电源不支持恒流，可以串一个电阻，慢慢的把电源电压调上来）。然后一个一个调节可变电阻，让每个均衡电路的两端都是4.20V. 实际使用效果还不错，每个电池电压被严格限制到了4.20V。
微安级恒流源的电路设计方法 微安级数控恒流源广泛地应用于智能仪器和先进检测技术中。与一般的恒流源电路相比，微安级恒流源输出电流小，更易受到电路中纹波和噪声的影响，在器件选择和电路设计方面尤其要注意高精度和高阻抗。正是由于这些特点，微安级恒流源的电路设计方法与普通的恒流源电路有所区别。 1微安级数控恒流源的一般设计方法 虽然恒流源的电路形式各种各样，但是其电路结构基本一样，都是基于闭环反馈的思想，反馈的形式主要有晶体管反馈、场效应管反馈、并联稳压器反馈、运算放大器反馈等。数控恒流源的一般结构框图如图l所示，根据所需的恒流电路的电流值，系统首先通过微处理器计算出对应的电压值，由DA转换环节输出电压，经过滤波电路的处理，和误差放大、功率放大、电流检测比较放大以及电压电流转换等环节，在负载电阻所在回路输出恒定的电流。 精密的恒流源电路多是使用运算放大器作为负反馈的误差放大器，以晶体管或场效应管作为功率放大器件，从而形成闭环反馈电路。微安级恒流源电路的设计也是基于这种闭环反馈的思想，所不同的是由于在功率放大环节使用的晶体管或场效应管都有数微安或者数十微安的漏电流，会影响电路的精度，远超过微安级电路所允许的误差范围。而一般运放的输出带载能力都能达到数毫安或者数十毫安，能满足微安级恒流源电路所需的输出要求。因此在微安级恒流源中无需采用功率放大器件，而直接使用运放向负载电阻输出电流。即运放既起到误差放大器的作用，又起到功率放大器的作用。如此设计不仅能满足要求，也能减小由于功率放大引起的误差和功率损耗，提高电路的精度和效率。
图2所示为典型的微安级恒流源电路。DA转换器输出给定电压后，经R1和C1组成的低通滤波器送入运放同相输入端，运放输出端接负载，电流采样电阻R3将输出电流转换为电压，进入运放的反向输入端构成负反馈。图中R3为采样电阻，需采用初始精度高、温度漂移系数低的精密电阻。 下面举例说明元器件参数的选择，如需要设计0～10μA的数控电流源，所选DA 转换器的参考电压为2．5V，即DA转换器的最大输出电压Vmax为2．5V，在此电路中，应该对应最大的输出电流Imax为10μA，根据运放“虚短虚断”的原则，R3的值应由式(1)确定。 因此R3应取250kΩ。 2差分电路在微安级恒流源电路中的应用 图2所示的微安级恒流源电路，简单可靠，但存在两个问题。a．运放反向输入端的偏置电流会影响电路的精度，尤其是对于微安级的电路影响很大。因此必须选用偏置电流较小的运放，如FET型的运放。b．在此电路中，负载没有共地。由于在地线上串入了电阻，流入地电平的电流将在取样电阻上产生电压，此电压将以地电平噪声的形式出现在系统的所有地节点上，这样将严重影响模拟电路的精度甚至会导致系统数字电路的误动作。 为了使电路的应用更为广泛，可以采用图3所示的电路结构。