便攜式電子裝置電池的充電管理

圖6是鋰離子電池的典型充電曲線，隨著恒流充電進(jìn)行到一定時(shí)間后，充電電流開始逐漸減小。通常當(dāng)充電電流降到最大充電電流的10％～15％時(shí)，充電終結(jié)。由于鋰離子電池的自放電很小，所以一般情況下無須維護(hù)充電。

圖6 鋰 離 子 電 池 典 型 充 電 圖

6 設(shè)計(jì)實(shí)例

圖7是我們制做的充電器的充電管理部分的實(shí)際電路，其直流輸入電壓為9～16V，Vcc為5V，充電電流為1A。可充4節(jié)鎳電池和1節(jié)鋰電池，當(dāng)R7接電池負(fù)極時(shí)，可充4節(jié)鎳電池，當(dāng)R8接電池負(fù)極時(shí)，可充1節(jié)鋰電池。下面計(jì)算有關(guān)數(shù)據(jù)。

圖7 充電器原理圖

1)最大充電終結(jié)時(shí)間

根據(jù)相關(guān)資料，對鎳基電池而言，設(shè)最大充電時(shí)間為tmax，則

tmax=35998×C7×R10=35988×3.3×10－7×6.8×103≈80（min）

而對鋰電池而言

tmax=2×35998×C7×R10≈160（min）

式中：電容單位為F，電阻單位為Ω，時(shí)間單位為min。

2）溫度監(jiān)視

如前所述，無論鎳電池還是鋰電池，為了安全起見，必須在電池廠家所給的最佳溫度范圍內(nèi)給電池快速充電，因此，在整個(gè)充電過程中必須始終堅(jiān)持檢測被充電池的溫度。在充電過程中，電池溫度會(huì)慢慢上升，溫度達(dá)到設(shè)定最高點(diǎn)時(shí)應(yīng)終結(jié)快速充電。

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻可作為廉價(jià)的溫度駁繆貢浠黃鰨來監(jiān)控電池的溫度，為了準(zhǔn)確地監(jiān)控電池的溫度，熱敏電阻應(yīng)該盡量靠近電池，腳Vcc和Vss之間接入電阻踩讓艫繾柰絡(luò)，這樣在電阻與熱敏電阻的節(jié)點(diǎn)處（腳TS）即可得到溫度取樣輸入電壓，如圖8所示。

圖8 溫 度 檢 測 配 置 圖

3)充電電壓與充電電流在充電過程中，BQ2000時(shí)刻監(jiān)測電池的電壓，確保其不超過最大允許值。加到電池電壓取樣輸入端（腳BAT）的電壓，應(yīng)當(dāng)是單體電池的電壓。為此，應(yīng)當(dāng)在電池組兩端加入高阻抗電阻分壓器。如圖7所示，對鎳基電池充電時(shí)，分壓比應(yīng)為=N－1（式中N為充電電池節(jié)數(shù)，R2接電池正極，R7接電池負(fù)極）。當(dāng)對鋰電池充電時(shí)，假定單節(jié)鋰電池最高端電壓為4.1V，則分壓比=（4.1×N－2）/2。此時(shí)輸入直流電壓也相應(yīng)改變。

本設(shè)計(jì)中最大充電電流Imax為1A，可通過改變R9進(jìn)行調(diào)節(jié)。

Imax=。

4)發(fā)光管情況

充電時(shí)發(fā)光二極管的工作情況如表2所列。

表2 發(fā)光二極管的工作狀況

5)實(shí)測波形

在充電器制作中，我們對快速充電和涓流充電用示波器進(jìn)行測量，其波形圖分別如圖9和圖10所示。

圖9 1A快 速 充 電 時(shí) 電 流 波 形

圖10 涓 流 充 電 時(shí) 的 電 流 波 形

7 結(jié)語

1）BQ2000充電控制電路是美國BENCHMARK公司推出的新型充電控制電路，是目前電源技術(shù)領(lǐng)域中充電控制電路的新技術(shù)、新產(chǎn)品。

2）BQ2000充電控制電路的特點(diǎn)是

——將充電控制所需的各單元電路集成在一片IC內(nèi)；

——芯片內(nèi)包含一個(gè)非常有用的運(yùn)算器，該運(yùn)算器可使整個(gè)電路控制更精確、操作更安全、功能更完善；

——外圍電路大幅度簡化，掌握起來更容易，使用也更加方便。

3）能為當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的NiCd、NiMH和Li-Ion等多種電池充電。