【文章內(nèi)容簡介】 這種方法。 (2)電池電壓控制 在電壓控制法中， 最容易檢測的是電池的最高電壓。常用的電壓控制法有： 最高電壓 (VMAX)：從充電特性曲線可以看出，電池電壓達到最大值時，電池即充足電。充電過程中，當(dāng)電池電壓達到規(guī)定值后，應(yīng)立即停止快速充電。這種控制方法的缺點是：電池充足電的最高電壓隨環(huán)境溫度、充電速率而變，而且電池組中各單體電池的最高充電電壓也有差別，因此采用這種方法不可能非常準確地判斷電池己足充電。 電壓負增量 (－ △ V)：由于電池電壓的負增量與電池組的絕對電壓無關(guān)，而且不受環(huán)境溫度和充電速率等因素影響，因此可以比較準確地判斷電池己充足電。這種控制方法的缺 點是：①從多次快速充電實驗中發(fā)現(xiàn)，電池充足電之前，也有可能出現(xiàn)局部電壓下降的情況，使電池在未充足電時，由于檢測到了負增量而停止快充；②鎳氫電池充足電后，電池電壓要經(jīng)過較長時間，才出現(xiàn)負增量，此時過充電較嚴重，此時電池的溫度較高，對電池有所損害。因此，這種控制方法主要適用于鎳鎘電池。 電壓零增量 (△ V)：鎳氫電池充電器中，為了避免等待出現(xiàn)電壓負增量的時間過久而損壞電池，通常采用 0△ V控制法。這種方法的缺點是：未充足電以前，電池電壓在某一段時間內(nèi)可能變化很小，若此時誤認為 0△ V出現(xiàn)而停止充電，會造成誤操作。為此 ，目前大多數(shù)鎳氫電池快速充電器都采用高靈敏 0△ V檢測，當(dāng)電池電壓略有降低時，立即停止快速充電。 (3)電池溫度控制 為了避免損壞電池，電池溫度上升到規(guī)定數(shù)值后，必須立即停止快速充電。常用的溫度控制方法有： 最高溫度 (TMAX)：充電過程中，通常當(dāng)電池溫度達到 40℃時，應(yīng)立即停止快速充電，否則會損害電池。電池的溫度可通過與電池裝在一起的熱敏電阻來檢測。這種方法的缺點是熱敏電阻的響應(yīng)時間較長，溫度檢測有一定滯后。 溫度變化率 (△ T/△ t)：鎳氫和鎳鎘電池充足電后，電池溫度迅速上升，而 14 且上升速率 △ T/△ t基本相同 ，當(dāng)電池溫度每分鐘上升 1℃時，應(yīng)當(dāng)立即終止快速充電。應(yīng)當(dāng)說明，由于熱敏電阻的阻值與溫度關(guān)系是非線性的，因此，為了提高檢測精度應(yīng)設(shè)法減小熱敏電阻非線性的影響。 采用溫度控制法時，由于熱敏電阻響應(yīng)時間較長，再加上環(huán)境溫度的影響，因此，不能準確的檢測電池的充足電狀態(tài)。 (4)綜合控制法 以上各種控制方法各有其優(yōu)缺點：由于存在電池個體的差異和個別的特殊電池，若只采用一種方法，則會很難保證電池較好的充電。為了保證在任何情況下均能可靠的檢測電池的充足電狀態(tài)，可采用具有定時控制、溫度控制和電池電壓控制功能的綜合控制法。 鑒于定時控制、溫度控制、最高電壓控制等單獨作為終止條件使用的局限性，有的系統(tǒng)中鎳氫電池的充電終止也采用綜合控制法。鎳氫電池是以零增量檢測為主，時間、溫度和電壓檢測為輔的方式。系統(tǒng)在充電過程檢測有無零增量 (△ V)出現(xiàn)，作為判斷電池已充滿的正常標準，同時判斷充電時間、電池溫度及端電壓，是否已超過預(yù)先設(shè)定的保護值作為輔助檢測手段。當(dāng)電池電壓超過檢測門限時，系統(tǒng)會檢測有無零增量出現(xiàn)，若出現(xiàn)△ V，則認為電池正常充滿，進入浮充維護狀態(tài)；在充電過程中，系統(tǒng)會一直判斷充電時間、電池溫度及端電壓是否己到達或超過了充電保護條件 。若其中有一個條件滿足，系統(tǒng)會終止現(xiàn)有充電方式，進入浮充維護狀態(tài) 當(dāng) 電池 電壓 接近被編程的輸出電壓， 充電電流 將開始減少。 當(dāng)充電電流下 降， 引腳 CHRG 輸出時，可以在下跌到當(dāng)前值為編程最大值的 10 ％時關(guān)閉。在強大的下拉式漏極開路場效應(yīng)管作用下 ，并開啟 25μ A 下拉電流。表明如果設(shè)定的充電電流已減少到適配器輸入電流限制或 DCIN /電池電壓已減少，電池的充電終止。否則同樣地充電電流的方法，脈寬調(diào)制繼續(xù)在充分連續(xù)模式。大量的陶瓷電容的應(yīng)用，可以避免噪聲。具體過程如 110 所示 15 圖 110 電池充電停止與充電電壓電流的關(guān)系圖 二 電池充電器電路設(shè)計 LTC4009 芯片的簡單介紹 凌力爾特公司 (Linear Technology Corporation) 推出能以 4A 電流快速充電的高效率開關(guān)模式電池 充電器控制器， 該器件適用于多種電池化學(xué)組成，最大限度地降低了功耗，而且沒有增大占板面積。 LTC4009 支持多節(jié)配置的鋰離子 /聚合物、鎳氫金屬、鎳鎘和密封鉛酸電池。就給定的固定輸入功率級而言，交流適配器限流最大限度提高了充電速率，從而允許最終產(chǎn)品在電池 充電的同時工作，而且沒有使負載管理算法復(fù)雜化。該集成電路用高達 28V 的輸入電壓工作，適用于 便攜式儀表以及電池備份系統(tǒng)等多種應(yīng)用。 LTC4009 的同步整流、降壓型開關(guān)拓撲可驅(qū)動所有 N 溝道 MOSFET，在4A 時實現(xiàn)高達 90% 的效率。最終浮動電壓準確度規(guī)定為 177。%，充電電流可編程，準確度為 177。4%。 LTC4009 的準恒定頻率 PWM 架構(gòu)保證工作時無可聽噪聲，最大限度降低了濾波要求，同時 550kHz 的高工作頻率允許使用小的電感器和電容器。外部功率 FET 接通 /斷開時間可能隨溫度和 充電電流 的不同而有所改變，而改進的 非重疊控制允許保持高效率。 LTC4009 在停機時消耗 20uA，延長了 16 便攜式應(yīng)用的電池工作時間。就安全和自主充電控制而言，該集成電路包括電池浮動電壓過壓保護、充電電流反向保護、充電電流監(jiān)視、軟啟動、交流適配器存在指示以及限流指示。 LTC4009 采用緊湊 型 20 引線、扁平 ()4mmx4mmQFN 封裝。在 0℃到 85℃ 的環(huán)境溫度范圍內(nèi)工作有保證。每片價格為 美元。 的引腳排列如圖 41所示，主要引腳功能如下： CLN(引腳 1)：負電流輸入控制引腳。（ 110mV28V）。 CLP（引腳 2）：正電流輸入控制引腳。（ 028V）。 DCIN(引腳 3)：直流電輸入引腳。（ 0——— 28V）。 ICL（引腳 4）：有源低電平輸入電流限流指示器輸出。 DCDIV（引腳 5）： AC適配器現(xiàn)狀比較器輸入。 SHDN（引腳 6）：低電平關(guān)閉輸入。 ACP(引腳 7):引腳低電平時 AC適配器輸出。 CHRG（引腳 8）：低電平充電指示器輸出。 FBDIV（引腳 9LTC4009）電池電壓反饋電阻分頻器來源。 BAT（引腳 11）：此引腳是一個由 PFET 輸出到 BAT的引腳。 FVS0（引腳 9LTC40091/LTC40092）：電池電壓選擇輸入（ LSB 的）。 VFB(引腳 10LTC4009)：電池電壓反饋輸入。 FVS1（引腳 10LTC40091/LTC40092）：電池電壓選擇輸入（最高有效位）。 BAT（引腳 11）：電池匣連接。 ITH（引腳 12）： PWM控制電壓及補償節(jié)點。 PROG（引腳 13）：充電電流編程和監(jiān)測引腳。 CSN(引腳 14)：充電電流檢測負輸入。 CSP（引腳 15）：充電電流檢測正輸入。 BGATE（引腳 16）：外部同步 NFET閘門控制輸出。 INTVDD（引腳 17）：內(nèi)部 5V穩(wěn)壓輸出。 17 SW（引腳 18）：脈寬調(diào)制開關(guān)節(jié)點。 TGATE （引腳 19）：外部 NFET開關(guān)門控制輸出。 BBOOST（引腳 20）： TGATE驅(qū)動電源輸入。 Exposed Pad(Pin 21):接地。 圖 21 LTC4009 引腳的排列圖 LTC4009 芯片的特點與編程方法 在 LTC4009內(nèi)部沒有任何內(nèi)置的充電終止和具有足夠的靈活性的控制器，對任何類型的充電化學(xué)電池。這些構(gòu)建模塊集成電路要使用外部電路，有能力管理整個算法需要在特定的電池被檢測。 LTC4009 系列的每個成員都具備停機輸 入和各種狀態(tài)產(chǎn)出指標，使之易于和直接管理范圍廣泛的外部（數(shù)字）充電控制器。 (1)充電器狀態(tài)指示燈 該 LTC4009 漏極開路輸出提供了有價值的指標有關(guān)集成電路的狀態(tài)狀況和可用于各種目的應(yīng)用。表 1總結(jié)了三個指標作為產(chǎn)出功能的 LTC4009 作用。 ACP CHRG ICL CHARGER STATE 關(guān) 關(guān) 關(guān) 無直流輸入 開 關(guān) 關(guān) 關(guān)閉反向電流 DCIN過電壓 開 開 關(guān) 充電 18 開 25μ A 關(guān) 低電平電流充電或者 CLPBAT 100mV 開 開 開 充電容量變大限制電流輸入 開 25μ A 開 充電電流過小限制電流輸入 開 關(guān) 開 DCI