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鋰電池充電系統(tǒng)的選擇

作者: 時(shí)間:2010-09-13 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/180499.htm

  周期波形

  利用MCP73843在1C和0.5C恒流速率下的整個(gè)周期如圖5。以0.5C而不是1C速率充電時(shí),充電結(jié)束的時(shí)間大約晚了一個(gè)小 時(shí)。MCP73843在快速充電過(guò)程中會(huì)按充電電流成比例地縮減充電終止電流。結(jié)果是充電時(shí)間延長(zhǎng)36%,好處則是電池容量增加2%,同時(shí)還減少了功率損 耗。充電終止電流從0.07C降到0.035C,使得最終電池容量從~98%增長(zhǎng)到~100%。設(shè)計(jì)師必須在充電時(shí)間、功率損耗和可用電池容量之間進(jìn) 行權(quán)衡。

  

  開(kāi)關(guān)式充電解決方案

  輸入電壓波動(dòng)范圍寬或輸入輸出電壓差大的應(yīng)用通常采用開(kāi)關(guān)式充電解決方案。此類(lèi)應(yīng)用中,開(kāi)關(guān)式解決方案的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在可以提高效率,缺點(diǎn)則是復(fù)雜、尺寸相對(duì)較大且成本較高。例如應(yīng)用中需要利用汽車(chē)適配器以0.5C或1C的恒定電流對(duì)一個(gè)2200mAh的單節(jié)鋰離子電池充電,由于散熱等問(wèn)題,利用線(xiàn)性解決方案實(shí)現(xiàn)極為困難,當(dāng)然也可以采用支持熱調(diào)節(jié)的線(xiàn)性解決方案,但降低充電電流造成的充電周期延長(zhǎng)是無(wú)法接受的。

  成功設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)式充電解決方案的第一步是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu):降壓式、升壓式、升/降壓式、反激式、單端初級(jí)電感式(SEPIC)或者其他形式。根據(jù)輸 入和輸出要求以及經(jīng)驗(yàn),可以迅速將適用于該應(yīng)用的范圍縮小為兩種結(jié)構(gòu):降壓式還是SEPIC式。降壓式轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是僅需要一個(gè)電感,而缺點(diǎn)是需要額 外的二極管用于反向放電保護(hù)、高端柵極驅(qū)動(dòng)和電流檢測(cè),以及脈沖式輸入電流(會(huì)導(dǎo)致EMI)。SEPIC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是低端柵極驅(qū)動(dòng)和電流檢測(cè)、持續(xù)輸 入電流以及輸入和輸出間的直流隔離,其主要缺點(diǎn)是需要兩個(gè)電感和一個(gè)能量傳輸電容。

  MCP1630是一款可配合單片機(jī)使用的高速脈寬調(diào)制器(PWM),配合單片機(jī),MCP1630可控制電源占空比,提供輸出電壓或電流穩(wěn)定 功能。PIC16F684單片機(jī)可用于輸出穩(wěn)壓或穩(wěn)流,以及開(kāi)關(guān)頻率和最大占空比的調(diào)整。MCP1630產(chǎn)生占空比,并可根據(jù)不同外部輸入提供快速過(guò)流保 護(hù)。外部信號(hào)包括輸入振蕩器、參考電壓、反饋電壓和電流檢測(cè)。輸出信號(hào)是一個(gè)方波脈沖。充電器采用的電源結(jié)構(gòu)是SEPIC。單片機(jī)提供了極大的設(shè)計(jì)靈活 性。此外單片機(jī)還可以與電池包內(nèi)的電池監(jiān)控器(Microchip的PS700)通信,從而大大縮短充電周期時(shí)間。

  充電周期波形

  利用開(kāi)關(guān)式充電解決方案的整個(gè)充電周期如圖6所示。通過(guò)在充電系統(tǒng)中采用電池監(jiān)控器,可以大大縮短充電周期,使用電池監(jiān)控器就不必再檢測(cè)電池包保護(hù)電路兩端的電壓以及充電電流的接觸電阻。

  

  結(jié)論

  在目前的便攜式產(chǎn)品中,要正確地實(shí)現(xiàn)電池充電需要仔細(xì)地設(shè)計(jì)考慮。本文討論了鋰離子電池的線(xiàn)性和開(kāi)關(guān)式充電解決方案,本文所探討的指導(dǎo)原則和設(shè)計(jì)考慮要素,實(shí)際上也是所有電池充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)都需要考慮的。


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