新型鋰離子電池完全充電的電路

　　以前，許多制造商生產(chǎn)了各種各樣的、相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子電池產(chǎn)品，它們的最大充電電壓為4.2 V ±1%。因此，現(xiàn)有的大多數(shù)為鋰離子電池充電的IC均被設(shè)計(jì)為以4.2V±1%的嚴(yán)格容差進(jìn)行充電。

　　然而，在過(guò)去的幾年中，新一代鋰離子電池技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)。它們提供較高的功率密度，接受比先前幾代電池更大的充放電率，并且依據(jù)制造商的不同，它們均配備不同的充電端電壓。這種設(shè)計(jì)思路要修改一種標(biāo)準(zhǔn)的、高端IC充電器的應(yīng)用電路，從而提供不同的端電壓以及較高的充電電流率，與此同時(shí)，維持所有充電器的原始功能。

　　在這種情形下，待充電電池的型號(hào)就是由A123系統(tǒng)公司制造的ANR26650m1。它接受工作與3A(1.3C)的標(biāo)準(zhǔn)充電模式，并能夠以10A(4.34C)和3.6V的充電端電壓進(jìn)行快速充電。因此，它代表端電壓在4.2V至3.6V范圍的、新的電池類型。圖1所示電路對(duì)(原先)給1至4節(jié)鋰電池充電而設(shè)計(jì)的IC(MAX1737)的應(yīng)用電路進(jìn)行了修改。通過(guò)加入微功耗的雙運(yùn)放(MAX4163)以及一些電阻，這個(gè)修改讓你能夠給3.6V的電池充電。

　　圖1：圖中所示的雙運(yùn)算放大器以及相關(guān)外圍元器件使這個(gè)鋰離子電池充電器能夠接受新型的、較高電壓的鋰離子電池。

　　此外，修改改變了電流感測(cè)電阻值(RCS)，因此，增加在標(biāo)準(zhǔn)充電(3A)中對(duì)A123電池所接受的充電電流的限制。所示出的功率元器件N1、N2、D1、D4和L1適合于高達(dá)3A的充電電流。

　　對(duì)高于3A的電流，外部開(kāi)關(guān)N1-N2應(yīng)該被額定為具有較高的漏電流，但是，具有類似的漏電壓。它們不應(yīng)該產(chǎn)生比MAX1737數(shù)據(jù)表中所推薦的數(shù)值更大的總開(kāi)關(guān)電流。如果充電電流超過(guò)3A，二極管D1和D4的最大額定電流也要增加。

　　MAX1737充電器被內(nèi)部設(shè)置為以4.2 V ±0.8%的容差、從恒流模式(CC)切換至恒壓模式(CV)。雙運(yùn)放MAX4163經(jīng)配置以修改那個(gè)門(mén)限。運(yùn)放A2被連接成具有1.16增益的正相放大器，因此，當(dāng)其輸入為3.6V時(shí)，產(chǎn)生4.2V的輸出。運(yùn)放A2的輸出連接至充電器的BATT端(通常被用來(lái)感測(cè)電池電壓)，因此，充電器現(xiàn)在以3.6V的電池電壓從CC切換至CV。

　　運(yùn)放A2的輸入連接至待充電電池的正端。如果與運(yùn)放A2相關(guān)的電阻具有1%的容差，那么，端電壓的誤差就是3.62 V -1.1%/+1.2%。在采用更小容差電阻的情況下，這一誤差能夠逼近充電器的誤差(0.8%)。利用充電器的Vadj功能(引腳8)，你還能夠獲得更高的精度。

　　運(yùn)放A1被配置為具有增益為1的差分放大器，其參考電壓(假設(shè)當(dāng)差分輸入電壓為零時(shí)的輸出電壓)是A2的輸出。A1的輸出連接至充電器的CS端。(IC把充電電流感測(cè)為BATT與CS之間的電壓差。)當(dāng)Rcs兩端的電壓降為零時(shí)，BATT與CS之間的電壓差也為零。A1的差分輸入連接在Rcs兩端，所以，它兩端的電壓?因IC需要?被增益為1的電路所復(fù)制，作為BATT與CS兩端之間的電壓差。通過(guò)把ISETOUT端設(shè)置為VREF的一半，電池充電至3.6V/每節(jié)電池的恒壓，在A1輸出上以0.100 V/RCSΩ?jìng)鬟f充電電流。

　　充電器感測(cè)輸入的這些修改會(huì)影響其它參數(shù)，其中一個(gè)就是容許開(kāi)始滿充電的電壓(當(dāng)未修改時(shí)，該充電器為2.5V/每節(jié)電池)。采用跟施加于CC/CV切換電壓一樣的因子，放大器A2調(diào)低這一電壓(至2.14V)。當(dāng)被連接的電池電壓小于2.14V時(shí)，充電器進(jìn)入預(yù)先質(zhì)量評(píng)測(cè)模式，在此，它以1/10的IOUT設(shè)置進(jìn)行充電，直至電壓上升至高于2.14V。它然后才適合于滿充電率。

　　雙運(yùn)放的最大供電電壓把這一電路能夠充電的電池最大節(jié)數(shù)限制為兩節(jié)。圖2顯示了利用對(duì)圖1電路進(jìn)行修改之后獲得的電壓-電流曲線。

　 　圖2：圖1的電路的充電電流與電池電壓的比較。