3.2.1 锂离子电池充电解决方案_绿电源——电子设备电源管理技术与解决方案_[共7页]

第3章  现代电池管理技术
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MCP7384×系列芯片集高精度、恒电流和恒电压调节、电池预充电、电池温度监测、先进的安全定时器、自动充电终止和充电状态指示等功能于一体,并采用节省空间的MSOP 。电池预充电功能支持电量耗尽的电池。电池温度监测功能(MCP73841、MCP73842支持这一功能)能持续地测量电池温度,当电池温度超出推荐温度范围时停止充电。安全定时器根据时间终止充电,可确保电池的安全。
在充电电流编程和外部FET 利用方面,这些芯片为设计人员提供了较大的灵活性,是适用于需要快速充电的大容量电池组的理想产品。这些电池充电器芯片的工作温度范围为−40~85℃。MCP73843的典型应用电路如图3-5所示。
图3-5  MCP73843的典型应用电路
Microchip 公司的MCP73841、MCP73842、MCP73843和MCP73844芯片能在去除输入电源时自动关断,可最大限度地减小电池漏电流;也能在电池电压低于再充电阈值时开始新的充电周期,从而减少频繁的涓流补充充电,以延长电池寿命。
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这些产品适用于精度不高的电压高达12V 的AC 适配器,可降低系统总成本。MCP7384×系列提供4.1V 、4.2V 、8.2V 和8.4V 多种预置电压供选择,适用于碳阳极或石墨阳极的单电池/双电池锂离子和锂聚合物电池组。
3.2  锂离子电池充电与保护解决方案
南京邮电大学 张代远3.2.1  锂离子电池充电解决方案
1.锂离子电池充电器IC 的构成
为了满足锂离子电池充电的要求,性能良好的锂离子电池充电器IC 内部由下述几部分组成:电源电路[它由开关型或线性电源组成,包括恒流源(其误差一般为5%左右)和恒压源(误差为0.75%~1%)]、电流限制电路(可由用户外设一个电流检测电阻来设定)、电池电压检测电路、电池温度检测电路、充电器指示电路(一般用LED 来指示)、安全定时器电路、基准电压源(高精度)、多个电压比较器及逻辑控制电路、关闭控制电路等。
充电器IC 根据电源电路的不同也分成充电器IC 及充电器控制IC 两种,即调整管或开关管做在IC 内的为充电器IC ,调整管或开关管不做在IC 内的为充电器控制器。
绿电源——电子设备电源管理技术与解决方案
90目前,充电电流较大的(1A以上)、充电电池数量较多(3~4个锂离子电池)的充电器
为提高充电效率,往往采用开关型降压式DC/DC变换器作为电源,其效率一般高于90%,并且将开关
管由外设MOSFET来担任。这不仅可减小充电器控制器的硅片尺寸及简化制造工艺,并且可以减小大电流产生的热量对控制器IC的影响。这类充电控制器IC的功能较完善,性能较好。例如MAXIM公司2000年生产的MAX1737、MAX1757、MAX1758,其充电电流可编程,最大充电电流可达1.5A(MAX1757和MAX1758),可对3~4节锂离子电池充电。
若充电器的充电电流较小(不大于0.5C),应用于单节锂离子电池充电场合时,往往采用低压差线性电源组成恒流源及恒压源(或门控式脉冲充电),效率虽低一些,但电路较简单,外围元器件少,成本较低。
这两年来人们开发出了8引脚的充电器新器件,如MAX1679、BQ2057、LTC1730、LTC1731-4.1、LTC1731-4.2、TC3827等;还有一些6引脚的器件,如ADP3820、MAX1736;甚至开发出了简易型的3引脚充电器IC,如MIC79050-4.2BS。
这些充电器往往采用外接限流的插头式电源(或称AC适配器)。它内部有降压变压器、全波整流器及滤波电容组成的不稳压的AC/DC变换器。利用它的限流作用快速充电,则充电器电路可大大简化。
这些充电器IC自身尺寸极小(8引脚SO或μMAX封装或6引脚SOT-23封装),外围元器件较少,占用PCB面积极小,有不少充电器电路可装入产品中。由MAX1679组成的充电电路如图3-6所示,它可以装入移动电话中。它的快充电流由外接插头式电源决定,最后采用脉冲方式充满,其发热量极少。有
倒写体
些充电器省掉测温电路及外接的负温度系数(NTC)热敏电阻,使电路进一步简化。
3引脚的MIC79050-4.2BS实质上是一个精密的低压差线性稳压电源,其输出电压为4.2V,电压误差可达±0.75%(在0~ + 60℃),其输出电压温度系数为4 × 10-5/℃;内部有电流限制电路(限制电流为750mA),并有过热关闭保护电路,如图3-7所示。充电电流靠有限流作用的插头式电源提供,终止电压靠4.2V精密稳压器保证,不会使电池过充电。
图3-6 由MAX1679组成的充电电路 图3-7 电流限制和过热关闭保护电路
另外,有些充电器IC在设计时需与μC(或μP)结合使用,组成电路简单、性能较好的充电器,利用μC或μP对充电过程及一些参数进行控制,即采用软件来完成一些原由硬件来完成的工作。采用廉价的8位μC或μP,成本也不高。例如,Telcom公司的TC3827充电器控制器IC与μC结合的应用电路如图3-8所示。图中R SENSE为限流电阻(可设定限制电流),外接PMOS为充电开关,LED为充电指示器。其中MODE、IMON、SHDN三引脚与μC相连接,

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