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准确的恒流调理有助于提高快速充电

电池供电设备是我们日常生活的重要组成部分,这些设备的充电负担比以往任何时候都更加受到重视。在过去几年中,出现了许多解决充电时间较长的新方法,

电池供电设备是咱们日常日子的重要组成部分,这些设备的充电担负比以往任何时候都愈加受到重视。在曩昔几年中,呈现了许多处理充电时刻较长的新办法,运用户可以在几分钟内完结充电而不再是几个小时。

本文将要点叙述快速充电的趋势,以及在充电设备运用快速、安全、高性价比的处理计划更快速充电时,准确稳定电流(CC)调理起到的重要作用。

电池在充电时一般阅历两个阶段:稳定电流(CC)和稳定电压(CV)。图1所示为4.2V锂离子(Li-ion)电池的典型充电曲线。当大部分能量从充电器传输到电池时,CC大致用于充电的前67%时刻。在剩下充电时刻的最终33%内,则是稳定电压,以充沛充电并坚持电充溢。考虑到放电电流,并坚持电池电压彻底充电,一些充电器在CV期间泵送小电流(也称为涓流充电)。电池彻底充电所需的时刻取决于其容量和最大答应充电电流,是电池化学和环境温度的函数。例如,假如您有一个容量为3000mAh,充电率为0.8C的锂离子电池(其间C表明在一小时内为电池充电所需的电流,这是电池制造商主张延伸电池寿数的默许电量),电池需求两到三个小时才干彻底充溢电。

图1:典型的锂离子电池充电曲线

后一段描绘了一种典型的充电计划,握手次数不多,充电率正常。最新推出的办法是经过在CC阶段向电池供给更多能量以最大化充电时刻。这些办法运用专利充电算法或选用干流规范,比方USB供电可编程电源(PPS)规范。壁式充电器和设备都可进行接连握手,智能传达电池的需求并使充电功率最大化。

两种首要的快速充电办法分别是高电压和低电流(传统办法)、高电流和低电压(新干流趋势)。榜首种办法运用现有的充电线,并将电流约束在约2A,一起将电压提高到15V。该办法的问题是设备侧电压转化阶段的散热高,然后导致电池寿数缩短,可转移到电池的最大答应能量减小。

第二种办法运用挨近电池电压的电压,以及可以直接流向电池的较高电流。这种办法一般被称为直充或闪充。该办法答应在较低温度下完成更高的充电率,由于器材侧无电压转化。可是,闪充需求特别的充电线来完成更高的电流活动。这个主意是尝试以尽可能挨近最大答应速率的速率对电池充电,以最小化充电时刻。

考虑到闪充的冷却器温度曲线;它越来越受欢迎,大多数现有规范都选用它。图2所示为闪充体系的高档框图。

图2:闪充处理计划的高档框图

如图2所示,准确的电流操控回路是必要的,用以完成更快的充电时刻,并可在其它模块(电池充电器和燃油表已运用相似模块)之上增加额定维护层。尽管您可以集成电流检测功用,可是很难匹配到达专用电流检测处理计划运用小分流电阻最大极限减少了散热而供给的精度水平,也很难匹配到达监控高边电流的才能。

TI供给各种适用于闪充的专用电流传感器。这些处理计划包括INA210系列,其可在较宽的动态范围内供给极好的精度;INA199具有精度和本钱的绝佳组合;和新式INA181系列,它在带宽、精度和价格方面供给最佳价值。在这个使用中,INA181较宽的350kHz闭环带宽使得可以检测到CC信号的快速波纹——出于电池维护和安全的需求,它所包括的信息可用于最大化CC,并经过最小化维护带来完成。

图3所示为从壁式充电器的输出看到的典型闪充信号。

图3:闪充电流曲线示例

总而言之,当今快速充电办法的首要约束是散热接近电池,这约束了所能传送的最大答应能量,然后约束了充电时刻最小化。此外,高温有引起安全问题和电池寿数下降的忧虑。闪充发展潜力很大,由于它答应在相对较冷的温度下进行高水平的能量传递,一起最大化充电功率并最小化充电时刻。完成这种高功率需求准确的电流操控回路,这经过专用电流传感器更好地完成。

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