多節(jié)鋰離子電池充電器

　　鋰離子電池需要采用恒流恒壓的方式充電，當(dāng)電壓低于4.2V*n(n表示串聯(lián)的節(jié)數(shù))應(yīng)該使用恒定電流，電流大小與電池容量和所需要的充電時(shí)間相關(guān)。在恒流充電的過程中，電池電壓漸漸上升達(dá)到4.2V*n，此時(shí)需要將充電方式改為恒壓，即將加在電池上的電壓保持為4.2V*n。直到充電電流下降到0。電池充電器基本上就是這樣一個(gè)恒流恒壓直流電源變換器。

　　電池充電器基本的原理是測量充電電流及電池電壓。當(dāng)電池電壓未達(dá)到4.2V*n時(shí)，使用電流測量值作為電源變換器參考輸入，產(chǎn)生恒定電流。當(dāng)電壓達(dá)到4.2V*n時(shí)，使用電壓測量值作為電源變換器參考輸入產(chǎn)生恒定電壓。當(dāng)充電電流接近于0時(shí)，結(jié)束充電。

　　圖1為一個(gè)能對4節(jié)串聯(lián)的鋰離子電池充電的電路，輸入為+18V，充電電流設(shè)置在312mA。這個(gè)電路由U1低壓差電壓轉(zhuǎn)換器，R₁₂，R₉構(gòu)成的分壓電路，R₂，U₃構(gòu)成電流測量電路。U₁的輸入為18V，輸出端經(jīng)二極管隔離連接到由R₁₂和R₉構(gòu)成的分壓電路。當(dāng)輸出為16.8V時(shí)，分壓電路的輸出為1.24V。如果不接分壓電路后面的電路。這些電路構(gòu)成一個(gè)16.8V輸出的恒壓源。充電時(shí)，充電電流流過R₂產(chǎn)生壓降，這個(gè)電壓放大后成為REFI。　　

 

　　充電電流的設(shè)置為：I_c=V_ref/A/R_s (1)

　　其中I_c為充電電流。V_ref為LDO參考電壓，這里為1.24V。A為電壓放大倍數(shù)，這里為38.4。R_s為采樣電阻。這里使用的是0.1歐的電阻。當(dāng)然可以選擇更小阻值的電阻。選擇的電阻越小對電路的影響越小。但選擇更小阻值的電阻能得到的電壓太低。有可能低到后面的放大器無法處理。電路達(dá)不到理想的精度。如果將REFI直接接到LDO參考輸入，則LDO構(gòu)成一個(gè)恒流源。當(dāng)充電流增加時(shí)，REFI增加，LDO隨之將輸出變低，充電電流減小。最終達(dá)到REFI等于V_ref實(shí)現(xiàn)恒流充電。

　　充電模式的切換

　　電流電壓的切換如圖1，使用D2將REFI與V_ref相連。當(dāng)REFI加上二極管導(dǎo)通壓降(V_f)高于分壓電路產(chǎn)生的電壓時(shí)，D2導(dǎo)通。因?yàn)檫\(yùn)算放大器的輸出阻抗遠(yuǎn)低于分壓電路的阻抗，此時(shí)V_ref被箝位到REFI加上V_f。電路工作于恒流。當(dāng)電池充電后電壓上升，分壓電路產(chǎn)生的電壓也上升，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值后REFI加上V_f低于分壓電路產(chǎn)生的電壓。此時(shí)D2關(guān)斷。V_ref等于分壓值，電路工作于恒壓。

　　充電指示

　　將I_REF放大驅(qū)動(dòng)LED，充電時(shí)LED亮，當(dāng)充電電流小于20mA時(shí)，D3慢慢變暗，最后熄滅，指示充電完畢。