手機應急充電器充電電路的設計

④充電狀態(tài)指示CHG
管腳CHG與管腳IN之間連接LED作為充電狀態(tài)指示燈，當沒(méi)有插入電池，電源沒(méi)有連接或電池電壓小于2.2V時(shí)，CHG管腳在高阻態(tài)，LED不亮；當快充或脈沖充電時(shí)，LED亮，在初始化期間或時(shí)間超出預定時(shí)間，LED按50％周期閃爍；當充電狀態(tài)結束時(shí)，LED按12％周期閃爍。

3 專(zhuān)用充電芯片的選擇及其電路設計
① 鋰電池充電特性
鋰電池充電器需同時(shí)限制電壓和電流，通常對鋰離子電池充電分為四個(gè)過(guò)程：
A 預充電。如果充電開(kāi)始時(shí)單節電池電壓低于2.5V,則用涓流充電方式對電池進(jìn)行預充電直到電池電壓升至2.5V，其充電電流大小一般在1C×1/10。
B 恒流充電。預充電結束后即開(kāi)始恒流充電，其間電池電壓不斷上升。
C 恒壓充電。當電池電壓上升到4.1V后轉入恒壓充電，其間充電電流不斷減小。
D 充電終止。當端電壓達到電壓閾值并且充電電流降至0.03C(約1charge的3%)時(shí),即認為電池已基本充足，可終止充電。有的會(huì )再延時(shí)一段時(shí)間結束充電。
當前的鋰離子電池一般充電到4.20V，容差為±0.05V/節。
較高的充電電流并不會(huì )使充電時(shí)間縮短太多。較高的充電電流能較快達到電壓峰值，但是浮充需要較長(cháng)時(shí)間。通常，浮充時(shí)間是初始充電時(shí)間的兩倍。

② 所用芯片特點(diǎn)
選用美國飛思卡爾半導體產(chǎn)品公司開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用充電芯片。該芯片是8腳開(kāi)關(guān)型充電控制集成電路，專(zhuān)門(mén)適用于鋰電電池的充電管理，能實(shí)現高精度充電控制。它簡(jiǎn)化了鋰電池的充電過(guò)程，把必要的功率轉換和鋰電池的充電控制算法及其他充電需要的功能電路制作到同一塊IC上。其主要特點(diǎn)如下。

● 可對鋰離子電池進(jìn)行安全充電管理；
● 高頻開(kāi)關(guān)模式控制器使得充電效率可達90％以上；
● 可防止對鋰電池的過(guò)充電和欠充電；
● 初充電模式可檢測電池短路、損壞以及電池過(guò)熱； ● 快速充電結束方式，對鋰電池可選擇為最小電流和最長(cháng)時(shí)間關(guān)斷模式；
● 電池組放入與取出檢測；
● 低功耗的休眠方式。

其內部框圖如圖3所示。

圖3 Wealth―Ⅰ主充電芯片內部電路原理

③ 工作原理
首先，由振蕩器和內部振蕩器共同作用到時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生時(shí)鐘信號，用來(lái)控制D/A轉換、－ΔV運算器及其他有關(guān)單元電路，并使之同步工作。該充電芯片在中斷充電電流期間進(jìn)行采樣，以求采樣的精確。采樣電壓從腳4（BAT）進(jìn)入電路內部，經(jīng)A/D轉換后送入－ΔV運算器處理，并將運算結果送入充電控制單元，隨時(shí)控制充電過(guò)程。

在充電初始階段，該充電芯片會(huì )檢測電池的電參數，一旦電參數確定，立即用適當的算法確定合適的控制方法。這個(gè)過(guò)程主要是為了區分不同電參數的鋰電池，同時(shí)也排除了欠充電和過(guò)充電情況發(fā)生。該充電芯片使用最小電流法終結充電。為了充電安全，電路內部設置了一個(gè)可供用戶(hù)編程的充電定時(shí)器。通過(guò)定時(shí)器也可以用最大時(shí)間法終結充電。

另外，為了確保安全，在電池的電壓和溫度未達到預先確定的或用戶(hù)規定的閾值之前，該充電芯片禁止快速充電。

圖4 手機應急充電器主充電電路原理圖

④ 設計規范表及主充電電路原理圖
主充電電路原理圖如圖4所示。