鋰電池充電系統(tǒng)的選擇
一般情況下,鋰離子電池充電時(shí)的溫度范圍應(yīng)當(dāng)在0℃至45℃。在此溫度范圍之外對(duì)電池充電會(huì)導(dǎo)致電池過熱。在充電周期中,電池內(nèi)的壓力上升還會(huì) 導(dǎo)致電池膨脹。溫度與壓力直接相關(guān)。隨著溫度上升,壓力也會(huì)過大,這可能會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部的機(jī)械破裂或材料泄漏,嚴(yán)重時(shí)還有可能導(dǎo)致爆炸。在此溫度范圍之外 對(duì)電池充電還會(huì)損害電池的性能,或縮短電池的預(yù)期壽命。
通常鋰離子電池包內(nèi)都采用了熱敏電阻來準(zhǔn)確測量電池溫度。充電器檢測熱敏電阻的阻值,當(dāng)阻值超出規(guī)定工作范圍,即溫度超過規(guī)定范圍時(shí),充電被禁止。
電池放電電流或反向泄漏電流
在許多應(yīng)用中,即使輸入電源不存在,充電系統(tǒng)仍然與電池相連。充電系統(tǒng)必須保證輸入電源不存在時(shí),從電池汲取的電流極小。最大泄漏電流應(yīng)當(dāng)小于幾個(gè)微安,通常應(yīng)小于一個(gè)微安。
鋰離子充電——應(yīng)用實(shí)例
將以上幾點(diǎn)系統(tǒng)注意事項(xiàng)事先充分考慮,就能開發(fā)出適合的充電管理系統(tǒng)。
線性解決方案
當(dāng)存在穩(wěn)壓良好的輸入電源時(shí),通常采用線性充電解決方案。在此類應(yīng)用中,線性解決方案的優(yōu)點(diǎn)包括易用、尺寸小以及成本低。由于線性充電解決方案 效率低,因此影響設(shè)計(jì)的最重要因素就是散熱設(shè)計(jì)。散熱設(shè)計(jì)是輸入電壓、充電電流以及傳輸晶體管和環(huán)境冷卻空氣間的熱阻。最糟的情況是器件從涓流充電階段向 恒流充電階段轉(zhuǎn)換時(shí),在此情況下,傳輸晶體管必須散發(fā)最大的熱能,必須在充電電流、系統(tǒng)尺寸、成本和散熱要求之間進(jìn)行權(quán)衡。
例如,應(yīng)用中需要利用一個(gè)5V ±5%的輸入電源以0.5C或1C的恒定電流對(duì)一個(gè)1000mAh的單節(jié)鋰離子電池充電。圖3顯示了如何利用Microchip的 MCP73843構(gòu)成一個(gè)低成本的獨(dú)立解決方案,只需要極少量的外部元器件,就可以實(shí)現(xiàn)所需要的充電算法。MCP73843完美地結(jié)合了高精度恒流充電、 恒壓穩(wěn)壓以及自動(dòng)充電終止等功能。
為進(jìn)一步減小線性解決方案的尺寸、降低其成本和復(fù)雜性,許多外部元器件都可以集成到充電管理控制器中。先進(jìn)的封裝可以提供更高的集成度,當(dāng)然也 會(huì)犧牲一定的靈活性。此類封裝需要先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備,許多情況下避免了返工。通常會(huì)集成充電電流檢測、傳輸晶體管以及反向放電保護(hù)。此外此類充電管理控制器 還會(huì)實(shí)現(xiàn)一定的熱調(diào)節(jié)功能。熱調(diào)節(jié)功能可根據(jù)器件管芯溫度來限制充電電流,從而可在保證器件可靠性的情況下優(yōu)化充電周期時(shí)間,熱調(diào)節(jié)功能大大降低了散熱設(shè) 計(jì)的工作量。
基于Microchip MCP73861的全集成線性解決方案如圖4所示。MCP73861包含了MCP73843的所有功能,另外還包括電流檢測、傳輸晶體管、反向放電保護(hù)以及電池溫度監(jiān)測。
評(píng)論