支持热调节和输入过压保护的锂电池充电器

最新更新时间:2009-09-15来源: 电子设计工程关键字:锂电池充电器 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

  1 电池的充电要求

  充电曲线适用于锂离子电池充电,它包括3个充电阶段:预充阶段、快充恒流(CC)阶段、恒压(CV)终止阶段。在预充阶段,在电池电压低于3.0 V时,电池以较低速率充电。通常情况下,当电池电压达到3.0 V,充电器就会进入CC阶段。快速充电阶段CC通常限制在1 C电池额定值以下。如果充电率超过1 C,那么电池使用寿命就会缩短,因为节点上积存的金属锂会与电解质发生反应,造成永久损失。最后,充电器会进入CV阶段,这时它将保持峰值电池电压,并在充电电流下降到预定义大小时终止充电。

  电池容量是电池电压的函数,电压越高,容量就越大。不过,如果电池电压升高,就会导致电池使用寿命缩短。例如,如果用4.3 V电压给电池充电,那么容量就会提高lO%,但电池使用寿命会缩短一半。另一方面,如果电池充电不足,比理想电压状态低40 mV,那么容量就会降低约8%。因此,非常精准的电池充电电压至关重要。

  2 支持输入OVP的热调节电池充电器

  图1为支持热调节和输入OVP的低成本单独线性电池充电器电路。该充电器能将适配器的DC电压降到电池电压水平。线性充电器的功耗计算公式:

  充电器从预充阶段转向快充模式时,输入电压与电池电压之间有较大差值,这时功耗会达到最高。例如,如果用5 V适配器来给1 200 mAh锂离子电池充电,那么在1 A充电电流与3.2 V电池电压下的最大功耗为1.8 W。如果采用3 mmx3 mm QFN封装,热阻抗为47℃/W,这样的功耗会造成85℃的温度提升。在45℃环境温度下,结温超过125℃的工作温度极限。在充电开始阶段,很难将结温控制在安全散热范围内。随著电池电压在充电阶段不断升高,功耗也会下降。充电进入CV模式后,功耗会进一步下降,而充电电流也开始下降。

  如何改进设计才能确保充电器在安全散热范围内正常工作呢?更高级的电池充电器(如bq2406x与bq2403x)引入了热调节环路,可避免充电器过热。内部芯片温度达到预定义的温度阈值后(如110℃),器件温度只要进一步提升就会使充电电流下降。这有助于限制功耗,并为充电器提供热保护。使IC结温升高到热调节的最大功耗取决于PCB板布局、散热通孔的数量以及环境温度。从图2看出,1.2 s之后,热环路会在2 s内将有效充电电流从1.2 A降至600 mA。

  热调节通常在快充早期阶段进行,不过如果在CV模式下器件仍然工作的话,充电电流会过早达到充电终止阈值。为了避免充电误终止,只要散热调节回路在工作,电池充电终止功能就会被禁用。此外,降低有效充电电流会延长电池充电时间,如果充电安全计时器有固定设置的话,就会过早终止充电。bq2406x采用动态安全计时器控制电路,能在热调节阶段有效延长安全时间,并尽可能降低安全计时器的故障率。从图3中可以看出,热调节模式下安全计时器的响应与有效充电电流成反比。

  启用电池充电功能后,内部电路会生成与ISET引脚设置的实际充电电流成正比的电流。电阻器RSET上生成的电压反映的是充电电流。该电压可由主机监控,以获取充电电流信息。

  为锂离子电池充电的适配器有很多种。低价位适配器的稳压输出可能不太理想,空载下的输出电压也高于正常负载情况。此外,在电池热插人情况下,充电器输入电压会达到适配器电压的两倍,这是由线缆电感和电池充电器输入电容间的共振造成的。为了在输入电压高于预定义阈值时提高安全度,bq2406x充电器的输入OVP功能将禁止充电。

  LDO模式(TMR引脚开路时)可禁止充电终止电路或电池检测电路工作。并将安全定时器时钟保持在复位状态。该模式通常用于无电池或正在进行测试的工作环境。

  许多应用都要求在电池充电同时给系统供电。如图l所示,系统直接连接到电池充电输出,系统和充电器间的相互影响会使安全计时器生成错误充电终止信息。图4为能够解决上述问题的典型应用电路。这里有两个独立的电源路径,一个给电池充电,另一个给系统供电。如果AC适配器不可用,那么电池放电MOSFET在R4和C2设置的时间延迟之后就会打开,这样电池就能给系统供电了。

  3 总结

  支持热调节功能的线性电池充电器能显著提高散热设计与安全性。利用输入OVP机制,只有经过认可的适配器才能给电池充电,从而提高系统安全性。

关键字:锂电池充电器 编辑:金海 引用地址:支持热调节和输入过压保护的锂电池充电器

上一篇:三星推X3超薄笔记本电池可用9小时
下一篇:满足多媒体处理器动态需求的电源管理技术

推荐阅读最新更新时间:2023-10-18 14:49

利用MCU设计离线锂电池充电器
高效、低成本及可靠的电池充电器设计可用各种方法来实现,但采用8位闪速MCU不仅能缩短设计时间、降低成本及提供安全可靠的产品,而且还能使设计人员以最少的工作量来进行现场升级。 图1:(a):降压转换器开关“开”;(b):降压转换器开关“关” 考虑到电池安全充电的成本、设计效率及重要性,基于MCU的解决方案可为设计者们提供诸多优势。通过选择带适当外围与闪存的8位MCU,工程师们能充分利用其优势来设计一种离线锂电池充电器。带2KB闪存及适当外围以提供一种廉价解决方案的飞利浦 80C51型MCU就是这样一个例子。集成化闪存还能提供高效及方便地调试应用代码并进行现场软件升级(如果需要)的能力。
[单片机]
利用MCU设计离线<font color='red'>锂电池</font><font color='red'>充电器</font>
手机充电电压可能暴升,生命安全系于一线
“我们村一个23岁的姑娘充电时玩手机被电死了,明天下葬。请大家一定不要充电玩手机了!”近日,这条微博引发网友热议。记者昨日从死者所在的河北石家庄黄壁庄镇田村了解到,3月4日,女孩小赵在石家庄的出租屋内使用充电的手机和男友聊天,突然没有音讯,男友赶到发现小赵已经死亡。   女孩心脏部位都烧焦了 死者的一位朋友告诉记者,3月4日晚,23岁女孩小赵在石家庄租住的出租屋内和男友聊天,22时42分,男友的最后一句话发过来迟迟没有回音,男友不放心,赶到她租住的房子后发现,女孩心脏部位都烧焦了,手里还拿着正在充电的手机,人已经没有了呼吸。目前,小赵死亡的具体原因尚无定论。不过记者了解到,很多人都有在充电时使用手机的习惯,即使一些手机维
[嵌入式]
新颖而简单的锂电池充电器方案
随着手机、MP3、PMP、DC/DV等手持电子产品越来越大众化,锂金属(Li)和锂离子(Li+)电池使用越来越普遍,而配用的充电器无论是市售的15元手机充电器还是较高档的DC/DV兼容充电器,绝大部分是采用LM324组成的充电电压检测和控制线路,这些线路无论从控制精度还是功能方面都不能满足锂电池充电特性的要求,直接导致电池充不满,电池寿命减短以及越来越多的电池损坏、爆炸等案例发生。而如果采用国外专用IC来设计,则其极其高昂的成本实在令人无法接受。 有鉴于此,笔者在此介绍两款由国产新型IC组成的锂电池充电器,在大致相当的总体成本下提供了远远超过LM324方案的性能,具有极高的新颖性和市场前景。 PT7M7433T是上海百利通公司最新
[电源管理]
新颖而简单的<font color='red'>锂电池</font><font color='red'>充电器</font>方案
带有数据显示功能的锂电池和镍镉电池充电系统
引言 鉴于市场上镍镉电池和锂电池共存的局面,本文设计的充电器可以对这两种电池进行充电,对镍镉电池组采用脉冲充电方式,对锂电池组采用恒流充电方式,这是依据电池的不同机理而设计的,真正做到了一机两用,此为该充电器的创新点,也是设计的难点。充电器的宽屏LCD可以同时显示4组充电器的充电状态,也可单独显示一组充电器上电池的各项参数,做到了对电池充电过程的实时监测。 系统整体设计 系统设计目标是: 1.可同时对4组8.4V的锂离子电池或9.2V的镍镉电池进行充放电。 2.可与电池组中的芯片通信,判断电池的化学性质。 3.对于不同化学性质的电池,将采用相应的充电方式。 4.可与电池组中的芯片通信,得到该电池组的电压、充电电流、
[应用]
基于AVR的锂电池智能充电器的设计与实现
1 引言 锂电池闲其比能量高、自放电小等优点,成为便携式电子设备的理想电源。近年来,随着笔记本电脑、PDA,无绳电话等大功耗大容量便携式电子产品的普及,其对电源系统的要求也日益提高。为此,研发性能稳定、安全可靠、高效经济的锂电池充电器显得尤为重要。 本文在综合考虑电池安全充电的成本、设计散率及重要性的基础上,设计了一种基于ATtiny261单片机PWM控制的单片开关电源式锂电池充电器,有效地克服了一般充电器过充电、充电不足、效率低的缺点,实现了对锂电池组的智能充电,达到了预期效果。该方案设计灵活,可满足多种型号的锂电池充电需求,且ATtiny261集成化的闪存使其便于软件调试与升级。 2 锂电池充电特性 锂
[嵌入式]
基于AVR的<font color='red'>锂电池</font>智能<font color='red'>充电器</font>的设计与实现
锂电池充电器设计技巧:从太阳能电池获取更大功率
  太阳能是为便携式设备供电的有吸引力的能源。一段时间以来,它一直被广泛地用于诸如计算器和航天飞机这样的应用。最近,人们正考虑把太阳能用于包括移动电话充电器这样的范围更宽广的消费电子应用。   然而, 太阳能电池 板所提供的功率高度依赖于工作环境。这包括诸如光密度、时间和位置之类的因素。因此,电池通常被用作能量存储单元。当来自太阳能板的电能有余的时候,就可以对电池充电;当太阳能板提供的电能不足时,电池就可以为系统供电。我们如何设计锂例子电池充电器以便从太阳能电池中获取最多的功率并有效地对锂电池充电呢?首先,我们将讨论太阳能电池的工作原理和电气输出特性;然后,我们将讨论电池充电系统要求以及匹配太阳能电池特性的系统解决方案,以便从
[电源管理]
<font color='red'>锂电池</font><font color='red'>充电器</font>设计技巧:从太阳能电池获取更大功率
利用MCU 设计离线锂电池充电器
高效、低成本及可靠的电池充电器设计可用各种方法来实现,但采用8 位闪速MCU 不仅能缩短设计时间、降低成本及提供安全可靠的产品,而且还能使设计人员以最少的工作量来进行现场升级。考虑到电池安全充电的成本、设计效率及重要性,基于MCU 的解决方案可为设计者们提供诸多优势。通过选择带适当外围与闪存的8 位MCU,工程师们能充分利用其优势来设计一种离线锂电池充电器。带2KB 闪存及适当外围以提供一种廉价解决方案的飞利浦 80C51 型MCU 就是这样一个例子。集成化闪存还能提供高效及方便地调试应用代码并进行现场软件升级(如果需要)的能力。由于设计界不仅熟悉而且广泛接受8 位MCU,故软硬件开发可快速进行。由众多厂商提供的各种功能强大且并不昂
[应用]
手持机锂电池充电器的安全要求和试验方法
移动通信手持机锂电池充电器的安全要求和试验方法 市场上的 电池充电器 形色各异,有的使用电源线,有的不使用。直接插入式充电器不使用电源线,电源插头和充电器外壳构成一完整部件,其重量靠墙上插座来承载,市场上常见的“坐充”就是这类充电器。使用电源线的充电器,与电源连接的方式又分两种:可拆卸的和不可拆卸的。可拆卸的电源软线利用适当的电器连接器与充电器连接以供电,不可拆卸的电源软线固定在充电器上或与充电器装配在一起来供电。 市场中有的产品称为充电器,但实际上是适配器,我们有必要区分这两种功能。适配器主要是把交流市电转换成直流电,根据电池的规格提供相应的电压电流,一般采用恒压恒流方式,能够隔离主电压和危险电压,对市电波动有
[电源管理]
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved