設備的動(dòng)力來(lái)源--鋰離子充電器

　　在本文的第一部分，我們討論了電池類(lèi)型和它們之間的差別以及如何根據特定應用選擇電池技術(shù)。在這一部分，我們將舉例說(shuō)明如何使用鋰離子技術(shù)實(shí)現電池充電器。

　　鋰離子電池充電器采用恒流(CC)-恒壓(CV)充電曲線(xiàn)。充電過(guò)程分為幾個(gè)階段，在確保電池容量充滿(mǎn)的同時(shí)要符合特定的安全規則。恒流-恒壓曲線(xiàn)分為以下幾個(gè)階段 -

　　1. 預充電
　　2. 激活
　　3. 恒流
　　4. 恒壓

　　充電開(kāi)始為預充電階段，以檢查電池狀況是否良好。在此階段中，通常給電池提供電池容量5%到15%的少量電流。如果電池電壓上升到2.8V以上，則表明電池狀況良好，可以進(jìn)入到“激活”階段，在此階段中，給電池提供相同的電流，但會(huì )持續更長(cháng)的時(shí)間。當電池電壓上升到3V以上，則啟動(dòng)快充，并提供等于或低于電池容量的恒定電流。當電池電壓上升到完全充電電壓(4.2V)時(shí)或出現超時(shí)情況(不管哪一種情況先出現)，恒流階段結束。電池電壓達到完全充電電壓時(shí)，充電進(jìn)入到恒壓階段，且電池電壓保持恒定。要做到這一點(diǎn)，充電電流必須隨時(shí)間降低。這一階段的充電過(guò)程相比于其它充電階段而言所需的時(shí)間最長(cháng)。在這個(gè)過(guò)程中，如果充電電流下降到“結束電流”限度以下(通常為電池容量的2%)，則電池充滿(mǎn)，充電過(guò)程結束。請注意，充電過(guò)程的每個(gè)階段都有一個(gè)時(shí)間限制。這是一個(gè)重要的安全特性?！　?/p>

　　結束
　　恒壓階段
　　恒流階段
　　激活階段
　　預充電階段
　　電池電壓
　　充電電流
　　開(kāi)始
　　激活
　　快速
　　恒定
　　結束
　　最大
　　充滿(mǎn)電壓
　　上升
　　再次充電

　　圖1：鋰離子電池的充電曲線(xiàn)

　　為了實(shí)現這一充電曲線(xiàn)，必須隨時(shí)了解電池電壓和充電電流。此外，還必須控制電池溫度,因為在充電過(guò)程中，電池往往會(huì )變熱。如果溫度超過(guò)電池規定限額，就可能會(huì )損壞電池。

　　為電池充電時(shí)，用戶(hù)有兩種選擇：使用專(zhuān)用電池充電器IC或較通用的微控制器。第一種方案能快速解決問(wèn)題，但其可配置性和用戶(hù)接口選項(如LED指示燈)有限。相反，采用微控制器，設計時(shí)間會(huì )稍長(cháng)一些，但可提供多種配置選項，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(guò)通信接口向系統的主機處理器發(fā)送信息等。另外，微控制器未配備充電器所需的電源電路，因此需要連接外接雙極結型晶體管(BJT)或金屬氧化物半導體場(chǎng)效應晶體管(MOSFET)。但與微控制器或專(zhuān)用充電器IC相比，這些電源組件成本較低。

　　充電器架構

　　從充電曲線(xiàn)中可以看出，單節鋰離子電池充電器需要可控的電流源,電流源輸出應當根據電池狀態(tài)而改變?？紤]到上述要求，基于微控制器的實(shí)現方案需要以下功能模塊：

　　1. 電流控制電路
　　2. 電池參數(電壓、電流、溫度)測量電路
　　3. 充電算法(用于實(shí)現CC-CV充電曲線(xiàn))