一、锂电池充电原理
锂离子电池的充电进程可以分为四个阶段：涓流充电（低压预充）、恒流充电、恒压充电以及充电中止。
锂电池充电器的根本要求是特定的充电电流和充电电压，然后确保电池安全充电。添加其它充电辅佐功用是为了改进电池寿数，简化充电器的操作，其间包含给过放电的电池运用涓流充电、电池电压检测、输入电流约束、充电完成后关断充电器、电池部分放电后主动发动充电等。
锂电池的充电办法是限压恒流，都是由IC芯 片操控的，典型的充电办法是：先检测待充电电池的电压，假如电压低于3V，要先进行预充电，充电电流为设定电流的1/10，电压升到3V后，进入规范充电 进程。规范充电进程为：以设定电流进行恒流充电，电池电压升到4.20V时，改为恒压充电，坚持充电电压为 4.20V。此刻，充电电流逐渐下降，当电流下降至设定充电电流的1/10时，充电完毕。下图为充电曲线
图1
图2
阶段1：涓流充电——涓流充电用来先对彻底放电的电池单元进行预充（恢复性充电）。在电池电压低于3V左右时选用涓流充电，涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一即0.1c（以安稳充电电流为1A举例，则涓流充电电流为100mA），
阶段2：恒流充电——当电池电压上升到涓流充电阈值以上时，进步充电电流进行恒流充电。恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。电池电压跟着恒流充电进程逐渐升高，一般单节电池设定的此电压为3.0-4.2V.
阶段3：恒压充电—— 当电池电压上升到4.2V时，恒流充电完毕，开端恒压充电阶段。电流依据电芯的饱满程度，跟着充电进程的继续充电电流由最大值渐渐削减，当减小到0.01C时，以为充电中止。（C是以电池标称容量对照电流的一种表明办法，如电池是1000mAh的容量，1C便是充电电流1000mA。）
阶段4：充电中止——
有两种典型的充电中止办法：选用最小充电电流判别或选用定时器（或许两者的结合）。最小电流法监督恒压充电阶段的充电电流，并在充电电流减小到0.02C至0.07C规模时中止充电。第二种办法从恒压充电阶段开端时计时，继续充电两个小时后中止充电进程。
上述四阶段的充电法完成对彻底放电电池的充电约需求2.5至3小时。高档充电器还选用了更多安全措施。例如假如电池温度超出指定窗口（一般为0℃至45℃），那么充电会暂停。
二、锂电池与镍镉电池
1、锂离子电池及充电器
锂电池轻浮矮小且容量大，其阳极为石墨晶体，阴极一般为二氧化钴锂，在充放电反响中，锂永久以离子形状呈现，所以这种电池称为锂离子电池。锂离子电池与镍氢镍镉电池比较有以下长处：1、单体电池作业电压为3.6V，是镍镉电池的三倍；2、在容量相同的情况下，体积可减小30%，分量可下降50%；3、寿数可达1200次以上；4、答应作业温度规模（-20℃~+60℃）很宽，可大电流快速充电。
单体锂离子电池的充电电压有必要严厉坚持在4.1V±50mV，若超越4.5V，可构成永久性损坏。其放电电压不得低于2.2V，不然也会构成永久性损坏。最简略的锂离子电池充电器电路图如上图所示。该充电器中，选用了锂离子电池充电操控器LM3420，可对两只串联锂离子电池组充电。当电池组电压低于8.4V时，LM3420输出端（OUT）无输出电流，晶体三极管VT2截止，因而，电压可调稳压器LM317输出安稳电流，其值为1.25V/R。LM317额外输出电流为1.5A，若需求更大的充电电流，可选用LM350或LM338。充电进程中，电池电压不断上升。电池电压被LM3420的输入脚（NI）检测，当电池电压升到8.4V时，LM3420开端输出电流，使VT2开端操控LM317的输出电压，充电器转入恒压充电进程，电池电压安稳在8.4V，充电器转入恒压充电进程，电池电压安稳在8.4V，尔后充电电流开端减小，足够电后，充电电流下降到涓流充电。当输入电压中断后，晶体三极管VT1截止，电池组与LM3420断开。二极管VD可防止电池经过LM317放电。
2、全主动镉镍电池充电器
镍镉电池正极板上的活性物质由 氧化镍粉和石墨粉组成，石墨不参与化学反响，其主要效果是增强导电性。负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成，氧化铁粉的效果是使氧化镉粉有较高的 分散性，防止结块，并添加极板的容量。活性物质别离包在穿孔钢带中，加压成型后即成为电池的正负极板。极板间用耐碱的硬橡胶绝缘棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板 离隔。电解液一般用氢氧化钾溶液。
本充电器电路选用折点电压法对镉镍电池进行充电。当电池足够电时，充电电流将主动减至8mA，一起用发光管指示充电完毕，并给电池供给涓细电流，保持电量。因而不会发生过充及欠充现象，然后延伸了镍镉电池的运用寿数，如图。
图中，VD3为充电指示，VD4为充电完毕指示。充电部分选用三端稳压块μA7806组成恒流源充电电路。充电电流I=（6V/R1）+IVD6=（6V/R1）+8mA。恰当选取R1可以得到适宜的充电电流。
操控部分选用单向晶闸管VS。当电池足够时，电池两头的电压上升至一固定值（单只1.4~1.55V），导致晶闸管VS导通使VD6发光，且VT2随之饱满导通导致VT1五偏置电流而截止。这是电池的充电电流只剩下流过VD5的三端稳压块的静态电流，月8mA左右，因而电池不会被过充。
调试：用足够的镉镍电池代代替充电池，细心调理RP使VD6刚好点亮，测充电电流为8mA即可。
三、经典充电电路规划（一）
1、简易充电电路
220V经变压器T输出为12V。变压器T次级中心抽头分为两个6V，为彼此独立的单元。各单元经半波整流变为3V直流电供电池充电。图中R1取6Ω、1W，R2取24Ω、1/2W，R3取47Ω、1/8W。此电路有快、慢两种充法可供挑选。快充电流为100mA、慢充电流为50mA。
现在家用可调稳压电源现已很遍及了，假如照图（2）做一个附加器，便可添加充电功用。此充电器可以在不影响调压电源作业的情况下进行充电。VD1可防止外接输入电压反相。VD2为电源指示，假如插上3V电源，发光二极管不亮，则输入+、-极反相，改换一下即可。灯亮即可充电。R1取5Ω、1W、R2取20Ω、0.5W，R3取470Ω、0.125W。
图三是以上两种电路的充电附加器，可以战胜以上两电路不能单个电池充电的缺陷。它使用硅管的管压降为0.7V的特色。用两只二极管相串，压降正好为1.4V。二极管可用额外电压大于10V，额外电流大于200mA的。
2、电动自行车电池快速充电器
这儿介绍的电动自行车的蓄电池快速充电器，其充电量可达一般充电电池容量的95%，充电时刻仅用5h即可。
作业原理：电路如图所示。T为阻隔变压器。L1、L2各输6V的沟通电压，L2输出36V的沟通电压。当沟通电第一个正半周到来时，V1经VD1半波整流后获得同步电压触发VS1导通。V2经桥式整流器VD3~VD6，经过VS1对电动自行车蓄电池GB充电，当沟通电过零时，VS1主动关断；在过零后的第一个负半周到来时，V3经VD7半波整流，获得触发电压使VS2导通，所以GB便经过VS2对电容C1充电，当C1两头电压上升到与电池GB两头电压挨近，且L3沟通电压过零时，VS2主动关断，中止放电。此刻电容C1便经过电位器RP、电阻R3泄放，为下一期充电作预备。当电源第二个正半周到来时，VS1又被触发导通对GB进行充电。如此循环往复，时刻短的放电消除大电流充电引起的极板极化，是充电能顺利进行，并使充电温升也得到操控。
为使GB充电量到达80~85%时削减充电电流，以便维护蓄电池，电路中选用了三极管VT和电位器RP构成电压检测电路，检测电压取样于C1的两头，这样可防止大电流充电时电池端电压升高的现象。制造进程中要注意电源变压器接头的同名端。
四、经典充电电路规划（二）
1、 手机全能充电器电路图
该充电器具有镍镉、镍氢、锂离子电池充电转换开关，并具有放电功用。在150～250Ｖ、40ｍＡ的沟通市电输入时，可输出300±50ｍＡ的直流电流。
该充电器选用了RCC型开关电源，即振动按捺型改换器，它与PWM型开关电源有必定的差异。PWM型开关电源由独立的取样差错放大器和直流放大器组 成脉宽调制体系；而RCC型开关电源仅仅由稳压器组成电平开关，操控进程为振动状况和按捺状况。因为PWM型开关电源中的开关管总是周期性的通断，体系控 制仅仅改动每个周期的脉冲宽度，而RCC型开关电源的操控进程并非线性接连改变，它只要两个状况：当开关电源输出电压超越额外值时，脉冲操控器输出低电 平，开关管截止；当开关电源输出电压低于额外值时，脉冲操控器输出高电平，开关管导通。当负载电流减小时，滤波%&&&&&%放电时刻延伸，输出电压不会很快下降， 开关管处于截止状况，直到输出电压下降到额外值以下，开关管才会再次导通。开关管的截止时刻取决于负载电流的巨细。开关管的导通／截止由电平开关从输出电 压取样进行操控。因而这种电源也称非周期性开关电源。
220Ｖ市电经VD1～VD4桥式整流后在V2的集电极上构成一个300Ｖ左右的直流电压。由 V2和开关变压器组成间歇振动器。开机后，300Ｖ直流电压经过变压器初级加到V2的集电极，一起该电压还经发动电阻R2为Ｖ２的基极供给一个偏置电压。 因为正反应效果，V2 Ic 敏捷上升而饱满，在Ｖ２进入截止期间，开关变压器次级绕组发生的感应电压使ＶＤ７导通，向负载输出一个９Ｖ左右的直流电压。开关变压器的反应绕组发生的感 应脉冲经ＶＤ５整流、Ｃ１滤波后发生一个与振动脉冲个数呈正比的直流电压。此电压若超越稳压管ＶＤ１７的稳压值，ＶＤ１７便导通，此负极性整流电压便加在 Ｖ２的基极，使其敏捷截止。Ｖ２的截止时刻与其输出电压呈反比。ＶＤ１７的导通／截止直接受电网电压和负载的影响。电网电压越低或负载电流越大，ＶＤ１７ 的导通时刻越短，Ｖ２的导通时刻越长，反之，电网电压越高或负载电流越小，ＶＤ５的整流电压越高，ＶＤ１７的导通时刻越长，Ｖ２的导通时刻越短。Ｖ１是过 流维护管，Ｒ５是Ｖ２Ｉｅ的取样电阻。当Ｖ２Ｉｅ过大时，Ｒ５上的电压降使Ｖ１导通，Ｖ２截止，可有用消除开机瞬间的冲击电流，一起对ＶＤ１７的操控功用 也是一种补偿。ＶＤ１７以电压取样来操控Ｖ２的振动时刻，而Ｖ１是以电流取样来操控Ｖ２振动时刻的。
2、智能型太阳能充电电路
本文规划中选用16个光伏电池串联，组成电压约为1218V 的太阳能组件，经过收集较高多的光能，确保日照可以使锂电池彻底充满电，详细电路如图所示。
智能型太阳能充电电路规划主电路
太阳能组件发生的电能，一路经过开关变压器T1 的122绕组加至开关管Q1 的集电极（ c） ，另一路经过R1 为Q1 供给基极电压。 当基极（ b）的电压为高电平时， Q1 开端导通，变压器T1 的122绕组中发生1正2 负的电动势，经T1 耦合，在T1 的324绕组中发生3正4负的感应电动势，此电动势经R5 ， C2 叠加到Q1的基极（ b） ，使Q1 敏捷饱满导通。 因为变压器T1 的122间的电流不能骤变，在此进程中会发生1负2正的电动势。 变压器T1 的324绕组中感应出3负4正的电动势，经过R5 ， C2 ，使Q1 敏捷进入截止状况。 经R1 对C2 的不断充电， Q1 又开端导通，进入下一轮的开关振动状况。 在导通期间， T1 变压器的副边绕组526，经整流二极管D4 向外运送能量。
稳压电路由稳压管D0、三极管Q2 等元件组成。 当负载减轻或太阳能组件输出电压升高时， A 点电压上升。 当该电压大于511V 时， D0 击穿， Q2 因b2e结正向偏置而敏捷导通，使Q1 提早截止，然后使输出电压趋于下降；反之，则操控进程相反，然后使变压器T1 副边输出电压根本安稳。 当负载过重时， Q1 的c2e电流增大， R4 上的压降也随之增大。 当该电压大于017V 时， Q2 导通， Q1 截止，到达过流维护的意图。 为防止截止期间变压器T1 的122 绕组感应出的尖峰脉冲击穿开关管Q1 ，并联了尖峰脉冲吸收电路。
——下期《电源工程师规划全攻略（四）：沟通稳压电源规划》 精彩抢先看：1、最完好的沟通稳压电源使用与分类；2、最新颖的电子调压器规划。
不日上线，敬请期待！
