【正文】 而反之，當(dāng)鋰電池兩端的電壓大于引腳 4所設(shè)置的電壓，即 V5V4 時(shí)，比較器 LM339 則輸出的是一個(gè)低電平，此時(shí)，三極管的基極 B 和發(fā)射極 E存在一個(gè)電壓差，所以三極管中就產(chǎn)生了一個(gè)電流，電流經(jīng)過(guò)發(fā)光二極管 LED2，使得發(fā)光二極管工作。 18V； 3）對(duì)比較信號(hào)源的內(nèi)阻限 制較寬； 4）共模范圍很大，為 0~（ ）Vo； 5）差動(dòng)輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓； 6）輸出端電位可靈活方便地選用。具體計(jì)算如下： 40 1） 反相比例放大器 圖 36 反相比例放大器 電路如圖 36 所示。 7． SOFTSTART—— 軟啟動(dòng) 圖 34 TO220封裝 35 圖 35 LLP14封裝 注： *—— 沒(méi)有連接 **—— 連接到電路板的引腳 9 3． LM2679 的電學(xué)特性 主芯片 LM2679（ ， LM267912， LM2679ADJ） 的電學(xué)特性 （表1表 4） 表 1 符號(hào) 參數(shù) 條件 典型值 最小值 最大值 單位 VOUT 輸出電壓 VIN=8V~ 40V,100mA≤ IOUT≤ 5A η 效率 VIN = 12V, ILOAD = 5A 82 % 表 2 符號(hào) 參數(shù) 條件 典型值 最小值 最大值 單位 VOUT 輸出電壓 VIN=8V~ 40V,100mA≤ IOUT≤ 5A 36 η 效率 VIN = 12V, ILOAD = 5A 82 % 表 3 LM267912特性 符號(hào) 參數(shù) 條件 典型值 最小值 最大值 單位 VOUT 輸出電壓 VIN=8V~40V,100mA≤ IOUT≤ 5A 12 η 效率 VIN = 12V, ILOAD = 5A 92 % 表 4LM2679ADJ特性 符號(hào) 參數(shù) 條件 典型值 最小值 最大值 單位 VOUT 輸出電壓 VIN = 8V ~ 40V, 100mA ≤ IOUT ≤ 5A VOUT Programmed for 5V 1． 21 η 效率 VIN = 12V, ILOAD = 5A 84 % 所有輸出電壓形式的電學(xué)特性 （表 5） LM267工作范圍是 ?40176。為保證性能的輸入電壓必須在范圍為 8V至 40V的。 其它功能包括能夠降低輸入溢出在電源接通上的電流，增加了軟啟動(dòng)定時(shí)電容 ，逐步打開(kāi)穩(wěn)壓器。充電器通過(guò)電流控制電路模塊設(shè)定一個(gè)恒流值，將此值反饋給開(kāi)關(guān)電源模塊，先以恒流給鋰電池充電到一定電壓值，此時(shí)，充電電路將此值反饋給開(kāi)關(guān)電源模塊，這時(shí)，開(kāi)關(guān)電源模塊把充電模式切換成恒壓給鋰電池進(jìn)行充電。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電流很?。划?dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電壓很小，所以發(fā)熱功率 UI 就會(huì)很小。適合用與模擬電路，各類放大器等。 設(shè)計(jì)中，如果采用普通充電器的間歇采樣的方式，雖然可以提高采樣精度、降低成本，然而 4安培大電流的平凡通斷對(duì)于電池的充電十分不利，既會(huì)造成充電電 24 流不連續(xù)使充電時(shí)間增加，也會(huì)直接影響電池的容量和壽命。本設(shè)計(jì)使用了標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱尺寸，大約尺寸為480mm*400mm*198mm，帶獨(dú)立的把手和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架安裝孔，可使用單機(jī)使用或安裝于機(jī)柜使用。本設(shè)計(jì)對(duì)恒壓精度要求為 177。 研究意義 鋰離子充電器能對(duì)軍用方面的鋰離子電池進(jìn)行安全的充電，對(duì) 單體過(guò)壓保護(hù) 、整體的過(guò)呀保護(hù)、短路、開(kāi)路、短接時(shí) 的都能有一個(gè)對(duì)電池的保護(hù)作用。這種采樣方式還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是不增加其制造 成本。 快速 開(kāi)關(guān)電源 調(diào)節(jié) 電流 的操作是通過(guò)控制一個(gè)晶體管開(kāi)關(guān)的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 我國(guó)在鋰離子電池方面的研究水平，有多項(xiàng)指標(biāo)超過(guò)了 USABC 提出的 2021 年長(zhǎng)期指標(biāo)所規(guī)定的目標(biāo)，已能自主開(kāi)發(fā)出用量在 50~80 公斤以下，可適用于電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電油混合動(dòng)力車、油電混合動(dòng)力電動(dòng)車，行駛距離在 80 公里以內(nèi)的小型、輕型供上下班使用的家用電動(dòng)小轎車的鋰離子蓄電池，并有足夠 好的安全行駛性能。 快速充電器有一個(gè)分支就是超高速的充電器，這類充電器應(yīng)用范圍不大，設(shè)計(jì)、 12 結(jié)構(gòu)和工藝都很復(fù)雜，因此價(jià)格相當(dāng)昂貴。需要注意的是，對(duì)充電時(shí)間的計(jì)算要準(zhǔn)確。另外，生產(chǎn)過(guò)程控制要求很高，增加了管理和設(shè)備運(yùn)行成本。 鋰 — 亞硫酰氯電池 (LiSOCl2) 該類電池的比能量是所有商業(yè)化電池中最高的，放電電壓特別平穩(wěn)，一般用于不能經(jīng)常維護(hù)的電子設(shè)備、儀器上，應(yīng)用領(lǐng)域很窄。同樣，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)（即我們使用電池的過(guò)程），嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出， 又運(yùn)動(dòng)回正極。充電時(shí)，正極中鋰原子電離成鋰離子和電子，并且鋰離子向負(fù)極運(yùn)動(dòng)與電子合成鋰原子 ， 放電時(shí)，鋰原子從負(fù)極石墨晶體內(nèi)表面電離成鋰離子和電子，并在正極處合成鋰原子。 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文是在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下進(jìn)行的工作及取得的成果。鋰離子蓄電池重量輕，儲(chǔ)能大，功率大，無(wú)污染，壽命長(zhǎng)，自 放電系數(shù)小，溫度適應(yīng)范圍寬泛等許多突出的優(yōu)點(diǎn)?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。 而鋰離子電池作為可充電電池，其被生活 和工作中廣泛應(yīng)用。 鈷酸鋰的電池不能大電流放電。 對(duì)充電時(shí)間的計(jì)算有個(gè)簡(jiǎn)單的公式： 充電時(shí)間 =。 在一些特殊的場(chǎng)合，人們需要在很短的時(shí)間內(nèi)充好電池使用，這就需要使用超高速充電器。從 1997 年開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)的蘇州星恒作為國(guó)家鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目基地，其研發(fā)的動(dòng)力電池組已通過(guò)美國(guó) UL 認(rèn)證和歐盟獨(dú)立組織 Extra Energy 的測(cè)試認(rèn)證，并在蘇州建成第一條動(dòng)力鋰離子電池的生產(chǎn)線并順利試產(chǎn)，目前已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。占空 15 比會(huì)自動(dòng)增加以使電池流入更多的電流。 充電間隙采樣的缺點(diǎn)在于由于采樣的時(shí)候沒(méi)有電流，也就是充電是停止的，所以導(dǎo)致充電的不連續(xù)，充電時(shí)間也就相應(yīng)的變長(zhǎng)了。在安全的同時(shí)，加快對(duì)鋰離子電池組的充電時(shí)間，這樣，鋰離子電池組 就能 盡快的投入到下次的使用當(dāng)去。 。 電氣 設(shè)計(jì) 電氣結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 整個(gè)鋰離子電池組用充電器有 7個(gè)單體充電和保護(hù)電路組成。 為了避免大電流對(duì)采樣電壓的影響，因此，設(shè)計(jì)中為每節(jié)鋰電池提供了獨(dú)立的采樣線，這樣既保證了持續(xù)的大電流充電，又能夠保證電池的采樣精度。 2）開(kāi)關(guān)電源降壓 26 開(kāi)關(guān)電源就是用通過(guò)電路控制開(kāi)關(guān)管進(jìn)行高速的道通與截止 。這就是開(kāi)關(guān)電源效率高的原因。此時(shí)，充電的電流會(huì)逐漸降低，當(dāng)電流值下降一定的值時(shí)，我們認(rèn)為充電就完成了。 該 LM2679系列也有熱關(guān)斷和電阻內(nèi)置可編程電流功率 MOSFET的限位開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置，負(fù)荷條件下的故障電路。為了達(dá)到最佳的電源輸入引腳性能應(yīng)始終靠近引腳 2的輸入電容。C ~ 125176。當(dāng)開(kāi)環(huán)增益為 ?（大于 104以上）時(shí)，反相放大器的閉環(huán)增益為： 1RRUUA fIOuf ??? 由上式可知，選用不同的電阻比值 Rf / R1， Auf 可以大于 1，也可以小于 1。 LM339 集成塊采用 C14型封裝，圖 34 為外型及管腳排列圖。而三極管的由于起放大作用，在三極管的集電極 C 產(chǎn)生一個(gè)放大電流，其大小為 IC=β IB，這個(gè)放大電流使得繼 電器閉合工作。當(dāng)鋰 44 電池兩端電壓大于引腳 4 的比較電壓，即 V5V4時(shí)，比較器 LM339 輸出一個(gè)高電平，此時(shí)，三極管的基極 B和發(fā)射極 E 沒(méi)有電壓差，所以三極管中沒(méi)有電流產(chǎn)生，這時(shí)候通過(guò)繼電器中也沒(méi)有電流產(chǎn)生，所以這個(gè)時(shí)候是一個(gè)恒壓的充電狀態(tài)。1V177。 恒流源控制電路中，使用了運(yùn)算放大器進(jìn)行電壓的放大和比較。在電力供應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行重要的是要防止任何電感耦合通量的反饋輸入。除了向負(fù)載提供能量，輸入電壓也提供了 LM2679的內(nèi)部電路的阻抗。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的與 LM2679使用電感器，可從幾個(gè)制造商獲得從而極大地簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程。 恒壓恒流切換電路模塊是用來(lái)切換充電過(guò)程中的充電模式是采用恒壓或者恒流。 在實(shí)際的開(kāi)關(guān)電源中，開(kāi)關(guān) K 由三極管或場(chǎng)效應(yīng)管代替。他也有他的優(yōu)點(diǎn)：紋波小，調(diào)整率好，對(duì)外干擾小。由此可見(jiàn)在充電器輸出端采樣的話，最大可能會(huì)于電池端產(chǎn)生 2V的誤差，這個(gè)誤差與設(shè)計(jì)要求的 的電壓誤差相距很大，顯然這種采樣方式是無(wú)法使用的。 f）外形尺寸 外形尺寸主要是便于運(yùn)輸和安裝。由于鋰離子電池組對(duì)電壓要求十分敏感，電壓的精度直接影響電池 組所能達(dá)到的容量，因此，對(duì)于不同的電池組有不同的電壓要求，尤其對(duì)于本設(shè)計(jì)所對(duì)應(yīng)的這種特殊使用場(chǎng)合要求就更加嚴(yán)格。 在安全對(duì)鋰電池充電的同時(shí)加快充電的速度，使使用者在短時(shí)間內(nèi)能對(duì)鋰電池再次的使用。而充電間隙采樣時(shí)在開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)的一小段時(shí)間內(nèi)去對(duì)電池進(jìn)行采樣，這時(shí)，連接線的電流為 0，由 U=IR可以看出，連接線兩端的壓降等于 0，這個(gè)時(shí)候的采樣精度就非常的高了。快速 開(kāi)關(guān)電源 是用一個(gè)電感和 /或一個(gè)變壓器（需要隔離的時(shí)候用變壓器）作為能量存儲(chǔ)單元以離散的能量包的形式將能量從輸入傳輸至輸出的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器反饋電路，通過(guò)晶體管來(lái)調(diào)節(jié)能量的傳輸，同時(shí)也作為過(guò)濾開(kāi)關(guān)，以確保電壓或電流在負(fù)載時(shí)保持恒定。而內(nèi)地市場(chǎng)上有超過(guò)幾百家的鋰離子充電器制造商，其中大多數(shù)為中小型企業(yè)，平均每家廠商的月產(chǎn)能在幾十萬(wàn)個(gè)以上，廣東省聚集了最多的鋰離子充電器制造商。具體的使用方法可以查看各自的使用說(shuō)明書，以防操作不當(dāng)。恒流充電器通常使用慢速充電電流，它的使用相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只需將電池放在電池倉(cāng)中即可充電。 主要是電池使用主要材料的價(jià)格高（如鈷酸鋰、高純電解銅、高純電解液等材料價(jià)格昂貴），電解質(zhì)體系提純困難。 該電池可以做成不同的外形以滿足不同要求，它有長(zhǎng)方形、圓柱形及紐扣形 (扣式 )。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。鋰離子電池的負(fù)極為石墨晶體，正極通常為含鋰的過(guò)渡金屬氧化物。除文中已經(jīng)注明的內(nèi)容外，本論文不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。 大量充電電池的被使用，使之相應(yīng)的大量充電器的生產(chǎn)。我們通常所說(shuō)的電池容量指的就是放電容量。是目前 手機(jī)、筆記本電腦等現(xiàn)代數(shù)碼產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的電池，但它較為 “ 嬌氣 ” ，在使用中不可過(guò)充、過(guò)放 (會(huì)損壞電池或使之報(bào)廢 )。 由于有機(jī)電解質(zhì)體系等原因，電池內(nèi)阻相對(duì)其他類電池大。例如：對(duì)1200mAH 的電池充電，充電器的充電電流為 150mA，則時(shí)間為 1800mAH/150mA 等于12小時(shí)。由于超高速充電器需要極大的充電電流，有些甚至使用了 2C3C 的充電電流，其發(fā)熱問(wèn)題尤為嚴(yán)重，僅僅采用余弦波充電還不夠，因此這類充電器很多都采用在一個(gè)余弦波后插入一個(gè)很短暫的放電這種方 法。 國(guó)外，像 飛思卡爾推出了一系列鋰離子電池充電器集成電路產(chǎn)品 MC3467MC34673 和 MC34674，具有高精確度和高集成度。 圖 24 可調(diào)開(kāi)關(guān)電源 工作原理 鋰離子電池充電器的工作 過(guò)程 鋰離子充電器先以恒流工作，再以恒壓的方式給電池充電，當(dāng)電池電流下降一定的數(shù)值時(shí)，可認(rèn)為充電完成（如圖 25）。 18 圖 28 間隙采樣時(shí)間 圖中， t1為充電時(shí)間 t2為采樣時(shí)間 3） 采用獨(dú)立輸出采樣線 采用獨(dú)立輸出采樣線采樣 （圖 29） 就是在鋰電池的兩端在增加兩個(gè)獨(dú)立的采樣線。 3 鋰離子電池組用充電器的設(shè)計(jì) 鋰離子電池組用充電器的設(shè)計(jì)要求 鋰離子電池組充電器設(shè)計(jì)要求 35Ah 鋰離子電池組充電器是 35Ah 鋰離子電池組的專用充電設(shè)備，要求該設(shè)備能自動(dòng)以先恒流后恒壓的方式對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行充電，同時(shí)可以顯示各單體電池的電壓、單體電池充電狀態(tài)、電池組總電壓和充電器總電流。 恒流精度指的是蓄電池組在恒流充電狀態(tài)時(shí)的平均輸入電流。 每個(gè)單體充電器有獨(dú)立的 220V12V 開(kāi)關(guān)電源供電，每個(gè)單體充電模塊可提供一個(gè)單體電池的恒壓恒流充電，并可獨(dú)立調(diào)整。 2） 單體充電器工作電源選取 單體充電器工作電源是把 220V 交流電源轉(zhuǎn)換為給單體充電器使用的直流穩(wěn)定電源。 將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電提供給變壓器進(jìn)行變壓，從而產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓 。 27 圖 31開(kāi)關(guān)電源 開(kāi)關(guān)電源的工作原理是： 1） 交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流； 2） 通過(guò)高頻 PWM(脈沖寬度調(diào)制 )信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管 ,將那個(gè)直流加到開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)上； 3） 開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻電壓 ,經(jīng)整流濾波供給負(fù)載； 4） 輸出部分通過(guò)一定的電路反饋給控制電路 ,控制 PWM 占空比 ,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。 恒流充電過(guò)程中的恒流值是通過(guò)電路控制電路模塊來(lái)設(shè)定的，電路控制電路模塊通過(guò)變阻器來(lái)設(shè)定一個(gè)恒流值，將此值反饋給開(kāi)關(guān)電源 模塊，開(kāi)關(guān)電源模塊就以 29 此值給鋰電池充電。輸出電壓保證公差為177。 3． C BOOST升壓電容 電容器必須 從 引腳 3連接到引腳 1的 開(kāi)關(guān)輸出。C. 正常類型的時(shí)候 TA=TJ=25176。 若 R1 = Rf ， 則放大器的輸出電壓等于輸入電壓的負(fù)