鋰離子電池充電器

鋰離子電池具有較高的能量重量比和能量體積比、無記憶效應、可重複充電多次、使用壽命較長、價格也越來越低。鋰離子電池的這些特點促進了攜帶型產品向更小更輕的方向發展，使得選用單節鋰離子電池供電的產品也越來越多。鋰離子電池充電器HME產品廣泛套用于軍工、科研、資源勘探、醫療儀器、超音波探傷儀器，影視拍攝像機、數字通訊、數碼電子、太陽能電站、無線對講機及個人電腦等攜帶型電子儀器電源領域。

基本介紹

• 中文名：鋰離子電池充電器
• 特點：壽命較長
• 適用：醫療儀器、超音波探傷儀器
• 類型：充電器

引言

鋰離子電池的不足之處在於對充電器要求比較苛刻,需要保護電路。鋰離子電池要求的充電方式是恆流恆壓方式,為有效利用電池容量,需將鋰離子電池充電至最大電壓,但是過壓充電會造成電池損壞,這就要求較高的控制精度。另外,對於電壓過低的電池需要進行預充,充電器最好帶有熱保護和時間保護,為電池提供附加保護。

因此，安全有效的鋰離子電池充電器對於鋰離子電池來說就是必須而且是必要的。

工作原理

鋰離子電池充電器外接限流型充電電源和P溝道場效應管,可以對單節鋰離子電池進行安全有效的快充,其最大特點是在不使用電感的情況下仍能做到很低的功率耗散,採用8腳μMAX封裝。充電控制精度達0.75%,可以實現預充電,具有過壓保護和溫度保護功能,最長充電時間限制為鋰離子電池提供二次保護,鋰離子電池充電器的浮充方式能夠使電池容量充至最大。

當充電電源和電池在正常的工作溫度範圍內時,插入電池將啟動一次充電過程;充電結束的條件是平均的脈衝充電電流達到快充電流的1%,或時間超出片上預置的充電時間。鋰離子電池充電器能夠自動檢測充電電源,沒有電源時自動關斷以減少電池的漏電。啟動快充後打開外接的P型場效應管,當檢測到電池電壓達到設定的門限時進入脈衝充電方式,P溝道場效應管打開的時間會越來越短,充電結束時,LED指示燈將會按12%的周期閃爍。

工作流程

鋰離子電池充電器的工作狀態流程圖如圖1所示。

（1）初始化充電周期

鋰離子電池充電器檢測到電池和充電電源後將初始化充電周期,充電結束後,如檢測到電池電壓低於3.89V或THERM引腳電壓高於1.4V將重新充電。允許快充的條件是電池電壓大於2.5V且小於充電閾值電壓（默認值是4.2V）,而且溫度範圍為2.5°C～47.5°C,如果溫度範圍不符,鋰離子電池充電器將處於等待狀態。電池電壓低於2.5V時,鋰離子電池充電器用5mA的電流預充,防止深度放電的鋰離子電池在快充時被損壞甚至發生危險。

（2）快充過程

快充開始後,鋰離子電池充電器打開外接的P溝道場效應管,充電電流由外部限流型充電電源決定。由於P溝道場效應管工作在開關狀態,並非線性穩壓器,所以功耗極小,快充結束的條件是電池電壓達到閾值（由ADJ引腳調節）或充電時間達到預定的快充時間或溫度超出安全範圍,溫度超出工作範圍時快充只是暫停,當溫度恢復後快充將持續進行。

（3）脈衝充電過程

多數情況下充電電池達到閾值後便結束快充過程而進入脈衝充電過程,鋰離子電池充電器每隔2ms檢測一次電池電壓,電池電壓小於閾值時,外部P溝道場效應管導通,電池電壓大於等於閾值時,P溝道場效應管斷開,脈衝充電過程接近結束時,P溝道場效應管的斷開時間大大超過接通時間,達到TSEL管腳設定的周期比（1/64,1/128,1/256）後脈衝充電過程結束。

（4）充電狀態指示CHG

管腳CHG與管腳IN之間連線LED作為充電狀態指示燈,當沒有插入電池或電源沒有連線或電池電壓小於2.2V時,CHG管腳是高阻態,LED不亮;當快充或脈衝充電時,LED亮,在初始化期間或時間超出預定時間,LED按50%的周期閃爍;當充電狀態結束時,LED按12%的周期閃爍。

注意事項

圖2是一個簡單的單節鋰離子電池充電器,包括：LED顯示、熱敏電阻、電流反向保護。

典型套用電路圖

ADJ引腳通過10kΩ的電阻與內部 1.4V的精密基準源相連線,當ADJ對地沒有連線電阻RADJ時,電池充電電壓閾值為預設值：VBR=4.2V;

當需要自行設定充電閾值時,可在ADJ引腳與GND間接一精度為1%的電阻RADJ,阻值由下式確定：

圖2電路中,充電閾值為4.1V,由（1）式得RADJ=410kΩ,電阻精度為1%時,產生的系統誤差為：

阻值

TSEL管腳接BATT或ADJ或GND將得到不同的快充時間和完整的充電時間。TSEL管腳接BATT時快充時間為55分鐘,全部充電時間為2.8小時TSEL接ADJ時快充時間為75分鐘,整個充電時間為3.75小時,TSEL接GND時快充時間沒有限制,整個充電時間為6.25小時。充電電流的限制可以採用限流電阻的方法解決。

系統誤差