線性鋰離子電池充電器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-展示頁
2025-02-16 15:59本頁面
【正文】 或 VCC 時， VBAT 可控制在 或 （ 1177。其中，在基準(zhǔn)電壓，在對基準(zhǔn)電壓 微調(diào)后得到的仿真結(jié)果。以降低芯片的功耗。SEL 引腳接地電位，電池的最終充電電壓為 ，在各種條件下，充電器都能正常。 d7p9q 為縮短仿真時間，電池預(yù)設(shè)的電壓為 ，以便充電過程能夠迅速地由涓流充電模式過渡到恒流充電模式。 NTC 引腳處，一個 10kΩ的負(fù)溫度系數(shù)的電阻RNTC與 4kΩ電阻相串連，將 RNTC 上的分壓作為 NTC引腳的輸入。在充電電流的控制方面，用戶可以通過連接 1 只電阻至芯片一個引腳對充電電流進(jìn)行編程；在充電最終電壓的控制方面，用戶可通過將芯片的一個引腳接高電平或低電平來設(shè)置最終充電電壓為 或 ，以適應(yīng)對使用不同的負(fù)極材料的鋰離子電池進(jìn)行充電；在充電時間的控制上，用戶可通過連接 1只電容至芯片 1 個引腳對充電時間進(jìn)行編程，滿足用戶不同的充電時間要求。 （ 3）與用戶的交互式管理方面。 d7p9q （ 2）成本方面。此時退出智能熱調(diào)整模式，進(jìn)入恒流充電模式，使用大電流 Icc 對電池充電，或者直接進(jìn)入恒壓充電階段。當(dāng)芯片溫度上升到熱反饋溫度點(diǎn) 105℃時，啟動熱反饋回路，使芯片溫度維持在 105℃。 鋰離子電池充電器的整體功能模塊圖 考慮芯片的實(shí)際應(yīng)用，本文設(shè)計(jì)的鋰離子電池充電器具有以下幾個特點(diǎn)： （ 1）芯片的溫度保護(hù)方面在充電過程中，當(dāng)電池的電壓達(dá)到涓流充電跳變電壓門限而進(jìn)入恒流階段時，恒流階段為大電流充電，由于本文的功率管為 PMOS，在負(fù)載電池和電源之間只有該 d7p9q 功率管，此時電池電壓較低，芯 片功率耗散達(dá)到最大。這些子模塊包括。本文設(shè)計(jì)一款針對單節(jié)鋰電池的線性充電器 IC 采用涓流 恒流 恒壓三階段充電法對充電過程進(jìn)行控制。 d7p9q 線性鋰離子電池充電器的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鋰離子和鋰聚合物電池具有電壓高、無記憶效應(yīng)、溫度范圍寬、自放電率低及比能量高優(yōu)點(diǎn)。使其能夠較好地滿足便攜式設(shè)備對電源小型化、輕量化、長時間和長循環(huán)壽命以及對環(huán)境無害等要求，同時隨著鋰離子電池產(chǎn)量的提高，成本的降低，鋰離子電池以其卓越的高性價(jià)比優(yōu)勢在便攜式設(shè)備電源上取得了主導(dǎo)地位，這也使得鋰離子電池充電器得到了巨大的發(fā)展和廣闊的市場。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 1 d7p9q 鋰離子電池充電器的 整體功能模塊圖。基準(zhǔn)電壓源、基準(zhǔn)電流源、欠壓閉鎖模塊、恒流充電放大器、恒壓充電放大器、智能熱調(diào)整放大器、鉗位放大器、振蕩器、計(jì)數(shù)器、電池溫度保護(hù)模塊、功率管襯底保護(hù)模塊、邏輯模塊以及多個比較器模塊。其功率耗散為： P=（ VccVBAT） Icc（ 1） 大功率耗散將導(dǎo)致芯片的溫度急劇上升，因此設(shè)置了一個智能的熱反饋回路。當(dāng)電池電壓進(jìn)一步升高時，由式（ 1）可知，功率耗散逐漸降低，在較小的功率耗散下，芯片的溫度會逐漸降低。該熱反饋回路的使用，使充電的速率最大化，同時用戶無需擔(dān)心芯片的溫度過高。本 文介紹的芯片采用 CMOS 工藝設(shè)計(jì)，成本低，工藝易于實(shí)現(xiàn)。芯片提供了多個外部用戶編程引腳以方便用戶對芯片的管理和使用。芯片設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)達(dá)到的特性和 參數(shù)見表 1. d7p9q 芯片引腳的外部連接， CHRG， FAULT， ACPR 三引腳分別與一個 1kΩ的電阻以及一個發(fā)光二極管相連，用于指示芯片的充電狀態(tài)； F電容為電源 Vcc 的旁路電容，在電池 BAT 引腳處接有一個 ESR為 1Ω的 1μ F 旁路電容，用于在沒有電池時，將紋波電壓保持在低水平。 芯片引腳的外部連接 2 線性鋰離子電池充電器的整體仿真結(jié)果 仿真中，為縮短仿真時間，將電池等效為一個大電容 CBAT，其等效串 連電阻為 為對預(yù)設(shè)定的充電器芯片特性參數(shù)表仿真后得到的結(jié)果。 在仿真中， RPROG的值設(shè)置為 3kΩ，涓流充電電流為 50mA，恒流充電電流為 500mA。在圖 4 中充電的過程與溫度的關(guān)系曲線中，當(dāng)溫度為 125℃時，充電電流為零，這是由于芯片中的智能熱調(diào)整溫度 Tc 是 105℃，智能熱調(diào)整電路正常運(yùn)行使芯片的充電電流在 125℃時降至零，電池的電壓一直維持在 . 充電器充電電流和智能熱調(diào)整波形圖 充電器充電電流和智能熱調(diào)整波形圖，當(dāng)芯片的溫度達(dá)到 d7p9q 105℃附近時，智能熱調(diào)整電路自動啟動，減小充電電流。 最壞情況下電池最終充電電壓仿真數(shù)據(jù) 為確保即使在最壞情況下，鋰離子電池最終充電電壓達(dá)到要求，對全電路進(jìn)行了電阻的所有 cornerRES_TT， RES_FF， RES_SS與 MOSFET 的所有 cornerTT， FF， FS， SF， SS 的交叉仿真，仿真后電池最終充電電壓的典型情況與最差情況。 由仿真結(jié)果可知電池的最終充電電壓的仿真結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求其精度如下： d7p9q （ 1） VREF 微調(diào)后， SEL=0或 Vcc 時， VBAT 可控制在 或（ 1177。 %） V. 電池保養(yǎng)常識： 1 記憶效應(yīng)鎳氫充電電池上常見的現(xiàn)象。所以保 養(yǎng)鎳氫電池的重要方式就是：電必須用完了才能開始充電，充滿了電了才允許投入使用。 2 完全充電，完全放電 是針對鋰電池來說的。 完全充電就是指把完全放電的用電智能設(shè)備，如手機(jī)，接到充電器上直到手機(jī)上提示“充滿”的過程。 d7p9q 完全放電后鋰電池內(nèi)部還會留有少量電量，但這部分電量對于鋰電池的活性和壽命至關(guān)重要。 4 保護(hù)芯片 鋰電池對充放電時對接入的電流電壓有極為嚴(yán)格的要求，為了保護(hù)電池不
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