新式锂离子电池彻底充电的电路
曾经,许多制作商出产了各式各样的、适当规范的锂离子电池产品,它们的最大充电电压为4.2 V ±1%。因而,现有的大多数为锂离子电池充电的IC均被规划为以4.2V±1%的严厉容差进行充电。
可是,在曩昔的几年中,新一代锂离子电池技能现已进入市场。它们供给较高的功率密度,承受比从前几代电池更大的充放电率,而且根据制作商的不同,它们均装备不同的充电端电压。这种规划思路要修正一种规范的、高端IC充电器的使用电路,然后供给不同的端电压以及较高的充电电流率,与此同时,保持一切充电器的原始功用。
在这种景象下,待充电电池的类型便是由A123体系公司制作的ANR26650m1。它承受作业与3A(1.3C)的规范充电形式,并可以以10A(4.34C)和3.6V的充电端电压进行快速充电。因而,它代表端电压在4.2V至3.6V规模的、新的电池类型。图1所示电路对(原先)给1至4节锂电池充电而规划的IC(MAX1737)的使用电路进行了修正。经过加入微功耗的双运放(MAX4163)以及一些电阻,这个修正让你可以给3.6V的电池充电。
图1:图中所示的双运算放大器以及相关外围元器件使这个锂离子电池充电器可以承受新式的、较高电压的锂离子电池。
此外,修正改变了电流感测电阻值(RCS),因而,添加在规范充电(3A)中对A123电池所承受的充电电流的约束。所示出的功率元器件N1、N2、D1、D4和L1适合于高达3A的充电电流。
对高于3A的电流,外部开关N1-N2应该被额定为具有较高的漏电流,可是,具有相似的漏电压。它们不应该发生比MAX1737数据表中所引荐的数值更大的总开关电流。假如充电电流超越3A,二极管D1和D4的最大额定电流也要添加。
MAX1737充电器被内部设置为以4.2 V ±0.8%的容差、从恒流形式(CC)切换至恒压形式(CV)。双运放MAX4163经装备以修正那个门限。运放A2被衔接成具有1.16增益的正相放大器,因而,当其输入为3.6V时,发生4.2V的输出。运放A2的输出衔接至充电器的BATT端(通常被用来感测电池电压),因而,充电器现在以3.6V的电池电压从CC切换至CV。
运放A2的输入衔接至待充电电池的正端。假如与运放A2相关的电阻具有1%的容差,那么,端电压的差错便是3.62 V -1.1%/+1.2%。在选用更小容差电阻的情况下,这一差错可以迫临充电器的差错(0.8%)。使用充电器的Vadj功用(引脚8),你还可以取得更高的精度。
运放A1被装备为具有增益为1的差分放大器,其参阅电压(假定当差分输入电压为零时的输出电压)是A2的输出。A1的输出衔接至充电器的CS端。(IC把充电电流感测为BATT与CS之间的电压差。)当Rcs两头的电压降为零时,BATT与CS之间的电压差也为零。A1的差分输入衔接在Rcs两头,所以,它两头的电压?因IC需求?被增益为1的电路所仿制,作为BATT与CS两头之间的电压差。经过把ISETOUT端设置为VREF的一半,电池充电至3.6V/每节电池的恒压,在A1输出上以0.100 V/RCSΩ传递充电电流。
充电器感测输入的这些修正会影响其它参数,其间一个便是容许开端满充电的电压(当未修正时,该充电器为2.5V/每节电池)。选用跟施加于CC/CV切换电压相同的因子,放大器A2调低这一电压(至2.14V)。当被衔接的电池电压小于2.14V时,充电器进入预先质量评测形式,在此,它以1/10的IOUT设置进行充电,直至电压上升至高于2.14V。它然后才适合于满充电率。
双运放的最大供电电压把这一电路可以充电的电池最大节数约束为两节。图2显现了使用对图1电路进行修正之后取得的电压-电流曲线。
图2:图1的电路的充电电流与电池电压的比较。