新型鋰離子電池完全充電的電路
以前，許多制造商生產(chǎn)了各種各樣的、相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子電池產(chǎn)品，它們的最大充電電壓為4.2 V ±1%。因此，現(xiàn)有的大多數(shù)為鋰離子電池充電的IC均被設(shè)計(jì)為以4.2V±1%的嚴(yán)格容差進(jìn)行充電。
然而，在過去的幾年中，新一代鋰離子電池技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入市場。它們提供較高的功率密度，接受比先前幾代電池更大的充放電率，并且依據(jù)制造商的不同，它們均配備不同的充電端電壓。這種設(shè)計(jì)思路要修改一種標(biāo)準(zhǔn)的、高端IC充電器的應(yīng)用電路，從而提供不同的端電壓以及較高的充電電流率，與此同時，維持所有充電器的原始功能。
在這種情形下，待充電電池的型號就是由A123系統(tǒng)公司制造的ANR26650m1。它接受工作與3A(1.3C)的標(biāo)準(zhǔn)充電模式，并能夠以10A(4.34C)和3.6V的充電端電壓進(jìn)行快速充電。因此，它代表端電壓在4.2V至3.6V范圍的、新的電池類型。圖1所示電路對(原先)給1至4節(jié)鋰電池充電而設(shè)計(jì)的IC(MAX1737)的應(yīng)用電路進(jìn)行了修改。通過加入微功耗的雙運(yùn)放(MAX4163)以及一些電阻，這個修改讓你能夠給3.6V的電池充電。
此外，修改改變了電流感測電阻值(RCS)，因此，增加在標(biāo)準(zhǔn)充電(3A)中對A123電池所接受的充電電流的限制。所示出的功率元器件N1、N2、D1、D4和L1適合于高達(dá)3A的充電電流。
圖1：圖中所示的雙運(yùn)算放大器以及相關(guān)外圍元器件使這個鋰離子電池充電器能夠接受新型的、較高電壓的鋰離子電池。
對高于3A的電流，外部開關(guān)N1-N2應(yīng)該被額定為具有較高的漏電流，但是，具有類似的漏電壓。它們不應(yīng)該產(chǎn)生比MAX1737數(shù)據(jù)表中所推薦的數(shù)值更大的總開關(guān)電流。如果充電電流超過3A，二極管D1和D4的最大額定電流也要增加。
運(yùn)放A2的輸入連接至待充電電池的正端。如果與運(yùn)放A2相關(guān)的電阻具有1%的容差，那么，端電壓的誤差就是3.62 V -1.1%/+1.2%。在采用更小容差電阻的情況下，這一誤差能夠逼近充電器的誤差(0.8%)。利用充電器的Vadj功能(引腳8)，你還能夠獲得更高的精度。
運(yùn)放A1被配置為具有增益為1的差分放大器，其參考電壓(假設(shè)當(dāng)差分輸入電壓為零時的輸出電壓)是A2的輸出。A1的輸出連接至充電器的CS端。(IC把充電電流感測為BATT與CS之間的電壓差。)當(dāng)Rcs兩端的電壓降為零時，BATT與CS之間的電壓差也為零。A1的差分輸入連接在Rcs兩端，所以，它兩端的電壓—因IC需要—被增益為1的電路所復(fù)制，作為BATT與CS兩端之間的電壓差。通過把ISETOUT端設(shè)置為VREF的一半，電池充電至3.6V/每節(jié)電池的恒壓，在A1輸出上以0.100 V/RCSΩ傳遞充電電流。
充電器感測輸入的這些修改會影響其它參數(shù)，其中一個就是容許開始滿充電的電壓(當(dāng)未修改時，該充電器為2.5V/每節(jié)電池)。采用跟施加于CC/CV切換電壓一樣的因子，放大器A2調(diào)低這一電壓(至2.14V)。當(dāng)被連接的電池電壓小于2.14V時，充電器進(jìn)入預(yù)先質(zhì)量評測模式，在此，它以1/10的IOUT設(shè)置進(jìn)行充電，直至電壓上升至高于2.14V。它然后才適合于滿充電率。
雙運(yùn)放的最大供電電壓把這一電路能夠充電的電池最大節(jié)數(shù)限制為兩節(jié)。圖2顯示了利用對圖1電路進(jìn)行修改之后獲得的電壓-電流曲線。
圖2：圖1的電路的充電電流與電池電壓的比較。
關(guān)于作者
Alfredo Saab
他是美信集成產(chǎn)品公司的應(yīng)用工程經(jīng)理，在1999年加入美信以前，他曾經(jīng)在加州Palo Alto的斯坦福線性加速器中心以及瑞士的CERN工作。此外，他曾經(jīng)任職的單位包括：位于馬薩諸塞州劍橋的MIT的Bates線性加速器、位于阿根廷布宜諾斯艾利斯的Montagut Computacion S.A.。他在布宜諾斯艾利斯大學(xué)讀書，學(xué)習(xí)電氣工程并擁有電信技術(shù)學(xué)院的學(xué)位。
Shasta Thomas
她是服務(wù)于消費(fèi)者應(yīng)用的技術(shù)職工的準(zhǔn)會員，2006年加盟美信集成產(chǎn)品公司。她于2006年獲得了圣何塞州大學(xué)的電子工程學(xué)士學(xué)位。
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