在這篇文章中，我們將演示如何使用鋰離子技術(shù)來完成一個(gè)電池充電器。恒流(CC)-恒壓(CV)充電曲線一般用于鋰離子電池充電器。充電過程將經(jīng)歷幾個(gè)不同的階段，以確保電池容量是充滿在一起，以符合特定的安全規(guī)則。cc-cv曲線包括以下幾個(gè)階段:

1.電荷

2.激活

3.的恒流

4.恒壓

充電開始是檢查電池是否處于良好狀態(tài)的預(yù)充電階段。在這一階段，電池一般供應(yīng)5%到15%的電池容量的少量電流。當(dāng)電池電壓高于2.8v時(shí)，假定電池狀態(tài)良好，可以進(jìn)入激活階段。在這個(gè)階段，電池供應(yīng)相同的電流，但將持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。當(dāng)電池電壓上升到3V以上時(shí)，快速充電，并供應(yīng)等于或低于電池容量的穩(wěn)定電流。當(dāng)電池電壓上升到滿充電電壓(4.2v)或出現(xiàn)超時(shí)情況(無論哪個(gè)先發(fā)生)，恒流階段結(jié)束。當(dāng)電池電壓達(dá)到完全充電電壓時(shí)，充電進(jìn)入恒壓階段，電池電壓穩(wěn)定。要做到這一點(diǎn)，充電電流要隨時(shí)間下降。與其他充電階段相比，這一階段的充電時(shí)間最長(zhǎng)。在這個(gè)過程中，當(dāng)充電電流低于完成電流的限制時(shí)，一般為電池容量的2%，電池已滿，充電過程完成。注意，充電過程的每個(gè)階段都有時(shí)間限制，這是一個(gè)重要的安全特性。

為了完成這條充電曲線，要時(shí)刻了解電池電壓和充電電流。另外，檢查電池溫度。因?yàn)殡姵卦诔潆姇r(shí)容易發(fā)熱。假如溫度超過了電池的正常極限，可能會(huì)對(duì)電池造成傷害。

在電池充電器完成計(jì)劃方面，用戶有兩種選擇。一是選擇專用電池充電器IC，二是選擇更通用的微控制器。第一個(gè)方法很快解決了這個(gè)問題，但是它的可用性和用戶界面選項(xiàng)(LED燈)是有限的。第二種方法使用微控制器，它的規(guī)劃時(shí)間稍長(zhǎng)一些，但供應(yīng)可配置選項(xiàng)，并集成其他功能，如電池充電狀態(tài)(SOC)計(jì)算和通過通信接口向系統(tǒng)中的主機(jī)處理器發(fā)送消息。此外，微控制器不能供應(yīng)充電器所需的電源電路系統(tǒng)，還要外接BJT或MOSFET。然而，這些電源組件的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單片機(jī)或?qū)Ｓ贸潆娖鱅C。

充電器的架構(gòu)

從充電曲線可以看出，單個(gè)鋰離子電池充電器要一個(gè)可控的電流源。電流源輸出應(yīng)根據(jù)電池的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整?；谝陨弦螅鶕?jù)單片機(jī)的實(shí)現(xiàn)方法，要實(shí)現(xiàn)以下功能模塊:

1.電流控制電路

2.電池參數(shù)(電壓、電流、溫度)測(cè)量電路

3.充電算法(用于完成cc-cv充電曲線)

平面框圖如下:

電流控制電路可采用電壓源和電流響應(yīng)技術(shù)構(gòu)成。其工作原理與典型的負(fù)反饋控制系統(tǒng)相似。允許充電電流通過小電阻獲得反應(yīng)，然后出現(xiàn)一定的電壓。

電壓源可以通過兩種方式創(chuàng)建:

1.線性拓?fù)?/p>

2.開關(guān):階梯式或階梯式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

線性拓?fù)涫褂镁€性形式的串聯(lián)引導(dǎo)元素(BJT或MOSFET)，如圖3所示。

導(dǎo)頻串聯(lián)導(dǎo)通晶體管Q1偏置后，控制充電電流。偏置可以使用數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(ADC)或脈沖寬度調(diào)制器(PWM)與外部RC低通濾波器一起操作。線性方法適用于充電電流(<1A)低的情況，因?yàn)榇?lián)導(dǎo)電元件的功耗。