設(shè)備的動(dòng)力來源--鋰離子充電器

　　在本文的第一部分，我們討論了電池類型和它們之間的差別以及如何根據(jù)特定應(yīng)用選擇電池技術(shù)。在這一部分，我們將舉例說明如何使用鋰離子技術(shù)實(shí)現(xiàn)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。充電過程分為幾個(gè)階段，在確保電池容量充滿的同時(shí)要符合特定的安全規(guī)則。恒流-恒壓曲線分為以下幾個(gè)階段 -

　　1. 預(yù)充電
　　2. 激活
　　3. 恒流
　　4. 恒壓

　　充電開始為預(yù)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(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。當(dāng)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(dāng)電池電壓上升到完全充電電壓(4.2V)時(shí)或出現(xiàn)超時(shí)情況(不管哪一種情況先出現(xiàn))，恒流階段結(jié)束。電池電壓達(dá)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。這一階段的充電過程相比于其它充電階段而言所需的時(shí)間最長(zhǎng)。在這個(gè)過程中，如果充電電流下降到“結(jié)束電流”限度以下(通常為電池容量的2%)，則電池充滿，充電過程結(jié)束。請(qǐng)注意，充電過程的每個(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(jié)束
　　恒壓階段
　　恒流階段
　　激活階段
　　預(yù)充電階段
　　電池電壓
　　充電電流
　　開始
　　激活
　　快速
　　恒定
　　結(jié)束
　　最大
　　充滿電壓
　　上升
　　再次充電

　　圖1：鋰離子電池的充電曲線

　　為了實(shí)現(xiàn)這一充電曲線，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?yàn)樵诔潆娺^程中，電池往往會(huì)變熱。如果溫度超過電池規(guī)定限額，就可能會(huì)損壞電池。

　　為電池充電時(shí)，用戶有兩種選擇：使用專用電池充電器IC或較通用的微控制器。第一種方案能快速解決問題，但其可配置性和用戶接口選項(xiàng)(如LED指示燈)有限。相反，采用微控制器，設(shè)計(jì)時(shí)間會(huì)稍長(zhǎng)一些，但可提供多種配置選項(xiàng)，并且還能集成其它功能，如電池充電狀態(tài)(SOC)計(jì)算以及通過通信接口向系統(tǒng)的主機(jī)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(jié)型晶體管(BJT)或金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。但與微控制器或?qū)Ｓ贸潆娖鱅C相比，這些電源組件成本較低。

　　充電器架構(gòu)

　　從充電曲線中可以看出，單節(jié)鋰離子電池充電器需要可控的電流源,電流源輸出應(yīng)當(dāng)根據(jù)電池狀態(tài)而改變。考慮到上述要求，基于微控制器的實(shí)現(xiàn)方案需要以下功能模塊：

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