針對(duì)充電電池的低成本CCR充電解決方案

表4包含了電池的溫度數(shù)據(jù)。在所有情況下，環(huán)境溫度約為25℃。對(duì)于鋰離子電池而言，可以得出這樣的結(jié)論，充電電流越大，電池溫升就越高。在0.1C充電時(shí)，鎳氫電池的情況相同。重要的是要記住，在何時(shí)選擇使用多大的充電速率。

充電電流、功耗及電池電壓

1) 隨時(shí)間變化的充電電流

使用恒流穩(wěn)流器充電電流可保持不變，直到充電終止，如圖5所示。

圖5：隨時(shí)間變化的充電電流

2) BJT和二極管的功耗

如今，人們都非常關(guān)心電路的功耗。降低輸入電壓是一種方式，為的是提高電路性能。這是使用低VCE(sat)晶體管的原因之一。如表1所示，晶體管的VCE非常低。圖6也描述了隨著時(shí)間推移PNP晶體管所消耗的功率。正如人們所期望的，在充電電流增加時(shí)耗散功率(PD)也增加了。然而，在約300 mA的充電電流下，晶體管消耗的功率小于15 mW。

除了使用低VCE(sat) 的BJT，還可使用一個(gè)DSN2封裝的低正向壓降(VF)肖特基二極管來降低功耗。該二極管用于反向電流保護(hù)。選擇安森美半導(dǎo)體的NSR10F40NXT5G的原因是它有市場(chǎng)上最低的VF。在最高充電電流下測(cè)得的二極管消耗功率大約為95 mW。圖7顯示了電池正在充電時(shí)DSN2低VF肖特基勢(shì)壘二極管的功耗。

使用低VCE(sat) BJT和低VF肖特基二極管輸入電壓可降至盡可能最低。

圖7：隨時(shí)間變化的二極管耗散功率

3) CCR的功耗

功耗是使用CCR時(shí)一個(gè)非常重要的參數(shù)。它是使所有電壓下降以確保恒流電池充電的器件。當(dāng)器件開始升溫時(shí)，電流開始下降。為了盡量減少CCR溫升，板上大部分空位放置了銅箔。然后CCR的陰極被連接到該區(qū)域的銅箔作為散熱片。當(dāng)使用多個(gè)并聯(lián)CCR時(shí)，要牢記各CCR的功耗只是CCR獨(dú)立電流乘以電壓的值，而不是總充電電流值。圖8顯示了隨時(shí)間推移的CCR消耗的功率。當(dāng)使用多個(gè)CCR獲取更高充電電流時(shí)，只顯示了一個(gè)CCR數(shù)據(jù)。

圖8：隨時(shí)間變化的CCR的耗散功率

4) 隨時(shí)間推移的電池電壓

圖9描述了所有六個(gè)測(cè)試用例的電池電壓。對(duì)于鋰離子電池電壓，人們期望看到當(dāng)電壓達(dá)到4.2 V時(shí)電壓開始變平。在比較先進(jìn)的電路中，這將適用于涓流充電。然而，如上所述該電路設(shè)計(jì)為的是在預(yù)定電壓下停止充電，本例中為4.15 V。

圖9：隨時(shí)間變化的電池電壓

結(jié)論

綜上所述，恒流穩(wěn)流器也就是CCR可以提供電池充電用的恒流。此外，當(dāng)用CCR實(shí)現(xiàn)上面討論的控制器時(shí)，有可能用相同的電路以不同的電流為不同的化學(xué)電池充電。這樣，既可以滿足特定應(yīng)用要求，又能確保安全和無故障的充電操作。