點擊率最高經(jīng)典充電電路設(shè)計集錦

　1. 手機(jī)萬能充電電路圖

　　手機(jī)萬能充電電路圖如下：

　　原理

　　離子電池以其體積小、容量大、重量輕、無記憶效應(yīng)、無污染、電池循環(huán)充放電次數(shù)多（壽命長）等優(yōu)點，現(xiàn)已普遍地在手機(jī)上使用。但在實際使用中有不少人會覺得鋰離子電池的壽命很短，用不了多久就充不上電了，其實都是因為充電不當(dāng)造成電池的損壞。鋰離子電池充電條件要求嚴(yán)格，充電控制要求精度高，對過充電的承受能力差，如果用一般的充電器對其充電，必定會因過充電而損壞。因此，鋰離子電池的充電器必須符合鋰離子電池的充電特性要求。

　　鋰離子電池的充電過程分兩階段進(jìn)行，首要用恒流充電到4.2V+0.05V，即轉(zhuǎn)入4.2V±0.05V恒壓的第二階段充電，恒壓充電電流會隨著時間的推移而逐漸降低，待充電電流降到0.1CmA時，表明電池已充到額定容量的93%或94%，此時即可認(rèn)為基本充滿，如果繼續(xù)充下去，充電電流會慢慢降低到零，電池完全充滿。恒流充電率為0.1CmA~1.5CmA（CmA：當(dāng)電池額定容量為1000mAh時，則1.0CmA充電率表示充電電流為 1500mA，依此類推）。標(biāo)準(zhǔn)充電率為0.5CmA，約需2小時可將電池電壓（放電到3.0V的電池）充到4.2V，再轉(zhuǎn)入恒壓充1小時左右，即可結(jié)束充電。整個充電過程約需3小時，當(dāng)充電率為1.5CmA時，第一階段的充電時間只約需1/2小時。

　　此充電器主要有恒流源、恒壓源和電池電壓檢測控制三部分組成。

　　元件有：

　　2. USB供電的充電電路圖及原理介紹

　　USB充電電路圖及原理介紹

　　除直接供電USB器件外，USB更有用的一個功能是用USB電源進(jìn)行電池充電。由于很多便攜裝置（如MP3播放機(jī)，PDA）與PC交換信息，所以，電池充電和數(shù)據(jù)交換同時在一條纜線上進(jìn)行將會使裝置方便性大大增強(qiáng)。把USB和電池供電功能結(jié)合起來，擴(kuò)大了“非受限”裝置（如移動web相機(jī)連接PC或不連接 PC工作）的工作范圍。在很多情況下，不必攜帶不方便的AC適配器。

　　從USB對電池充電可以復(fù)雜也可以簡單，這取決于USB設(shè)備要求。對設(shè)計有影響的因素通常是“成本”、“大小”和“重量”。其它重要的考慮包括：1）當(dāng)設(shè)備插入到USB端口時，帶放電電池的設(shè)備能夠以多快的速度進(jìn)入完全工作狀態(tài)；2）所允許的電池充電時間；3）受USB限制的電源預(yù)算；4）包含AC適配器充電的必要性。本文從電源觀點詳述USB之后，將針對這些問題給出解決方案。

　　圖1 USB電壓降（來自通用串行總線規(guī)定Rev2.0）

　　圖2 USB器件插孔

　　圖3 從USB簡單充電100mA和從AC適配器充電350mA不需要枚舉，這是因為USB充電電流不超過“一個單元負(fù)載”（100mA）。3.3V系統(tǒng)負(fù)載總是從電池汲取電流。

　　USB電源

　　所有主機(jī)USB設(shè)備（如PC和筆記本電腦）至少可以供出500mA電流或每個USB插口提供5個“單元負(fù)載”。在USB述語中，“一個單元負(fù)載”是 100mA。自供電USB插孔也可以提供5個單元負(fù)載?？偩€供電USB插孔保證提供一個單元負(fù)載（100mA）。根據(jù)USB規(guī)范和圖1的說明，在纜線外設(shè)端，來自USB主機(jī)或供電插孔的最小有效電壓是4.5V，而來自USB總線供電插孔的最小電壓是4.35V。這些電壓在為鋰離子電池充電時（一般需要 4.2V），其余量是很小的。

　　插入USB端口的所有設(shè)備開始汲取的電流不得大于100mA。在與主機(jī)通信后，器件可決定它是否可以占用整個500mA。

　　USB外設(shè)包含兩個插孔中的一個。兩個插孔都比PC和其他USB主機(jī)中的插口要小?！癝eriesB“和更小的“Series Mini-B”插孔示于圖2。從SeriesB的引腳1（+5V）和4（地）和Series Mini-B的引腳1（+5V）和5（地）得到電源。

　　一旦連接，所有USB設(shè)備需要主機(jī)對其加以識別。這稱之為“枚舉”。在識別過程中，主機(jī)決定USB設(shè)備的電源以及是否為其供電，對于被認(rèn)可的設(shè)備可以將負(fù)載電流從100mA增大到500mA。

　　簡單的USB/AC適配器充電電路

　　某些非?；镜脑O(shè)備不希望額外的軟件開銷，此開銷對有效USB電源的分類和最佳使用是需要的。若設(shè)備負(fù)載電流限制到100mA（在USB中稱之為“一單元負(fù)載”），則任何USB主機(jī)、自供電插孔可以對設(shè)備供電。對于這樣的設(shè)計，一個非常基本的充電器和穩(wěn)壓器電路示于圖3。

　　每當(dāng)器件連接USB或插入AC適配器時，此電路就為電池充電。在同一時間，系統(tǒng)負(fù)載總是連接到電池，在這樣的情況下，通過簡單的線性穩(wěn)壓器（U2）可提供高達(dá)200mA電流。若系統(tǒng)連續(xù)地汲取這樣的電流量而電池正在以100mA電流從USB充電，則電池仍將放電，這是由于負(fù)載電流超過了充電電流。在大多數(shù)的小系統(tǒng)中，峰值負(fù)載只發(fā)生在總工作時間的一小部分時間內(nèi)，所以只需要平均負(fù)載電流小于充電電流，電池仍將充電。當(dāng)連接AC適配器時，充電器（U1）最大電流增加到350mA。若在同一時間連接USB和AC適配器，則AC適配器自動處于優(yōu)先供電的地位。

　　U1 的一個特性是USB規(guī)范所要求的（也是一般充電器的法則），即決不允許電流從電池或其他電源輸入回饋到電源輸入。在一般充電器中，用輸入二級管可保證做到，但最小的USB電壓（4.35V）和所需的鋰離子電池電壓（4.2V）之間的差值很小，甚至用肖特基二極管也是不合適的?；诖嗽颍赨1 IC中斷開全部反向電流通路。

　　圖 3的電路有一些局限性，使它不適于一些可充電的USB設(shè)備。最明顯的局限性是其相當(dāng)?shù)偷某潆婋娏?，使得對大于幾百毫安一小時的鋰離子電池充電耗費時間很長。第二個局限是負(fù)載（線性穩(wěn)壓器輸入）總連接到電池。在這種情況下，系統(tǒng)不能夠在插入后立即工作，這是因為電池深度放電，在電池達(dá)到一個足夠的電壓使系統(tǒng)工作之前有一段延遲時間。

　　負(fù)載切換和增強(qiáng)型電路

　　在更先進(jìn)的系統(tǒng)中，充電器或圍繞充電器需要一些增強(qiáng)性能。這包括可選擇的充電電流以適應(yīng)不同電源或電池的供電能力，插入電源時的負(fù)載切換以及過壓保護(hù)。圖4所示電路增加了這些功能，它是借助于充電器IC電壓檢測器驅(qū)動的外部MOSFET實現(xiàn)的。

　　MOSFET Q1和Q2以及二極管D1和D2旁路電池，直接連接有效（USB或AC適配器）電源輸入與負(fù)載。當(dāng)電源輸入有效時，DC輸入具有優(yōu)先地位；U1防止在同一時間兩個輸入都有效。二極管D1和D2防止通過“系統(tǒng)負(fù)載”電源通路產(chǎn)生的輸入之間的反向電流，而充電器具有內(nèi)置電路排除通過充電通路（在BATT）的反向電流。

　　MOSFET也提供AC適配器過壓保護(hù)（高達(dá)18V）。欠/過壓監(jiān)控器使AC適配器電壓只在4V和6.25V之間。

　　MOSEFT Q3在不存在有效外部電源時導(dǎo)通，使電池連接到負(fù)載。當(dāng)USB或DC電源連接時，PON（電源開關(guān)）輸出立即斷開Q3，使電池與負(fù)載斷開。系統(tǒng)在加外部電源時能立即工作，既使電池深度放電或損壞也能立即工作。

　　當(dāng)連接USB時，USB器件與主機(jī)通信決定負(fù)載電流是否可以增加。若主機(jī)允許，負(fù)載開始在一個單元負(fù)載并增加到5個單元負(fù)載。５到1個單元負(fù)載的電流范圍對于一般充電器（不是設(shè)計用于USB）來說存在一個問題。一般充電器的精度，盡管可滿足高電流要求，但通常在低電流設(shè)置方面不能滿足要求，這是由于電流檢測電路的偏差造成的。其結(jié)果是小范圍充電電流（1個單元負(fù)載）必須設(shè)置得足夠低，以保證不會超過100mA限制。例如，對于500mA的10%精度而言，輸出必須設(shè)置為450mA，以保證它不會超過500mA。這僅僅是可接受的；然而，為了保證低充電電流不超過100mA ，其額定電流必須設(shè)置為50mA，而最小值可能是0mA，這顯然是不可接受的。若USB充電在兩個范圍都有效，則需要有足夠的精度，使得最大可能的充電電流不超過USB限值。

　　在某些設(shè)計中，系統(tǒng)電源要求用小于500mA USB預(yù)算分別供電負(fù)載和充電電池是做不到的，但用AC適配器就不成問題。圖5所示電路（圖4的簡化子系統(tǒng)）是一個經(jīng)濟(jì)的連接方法。USB電源不直接接到負(fù)載。充電和系統(tǒng)工作仍然發(fā)生在USB電源，但系統(tǒng)保持與電池的連接，其限制和圖3一樣：在連接USB時，若電池深度放電，則系統(tǒng)可以在工作前有一段延遲。若連接DC電源，則圖5工作狀態(tài)與圖4相同，無等待時間，與電池狀態(tài)無關(guān)，這是因為Q2截止，通過D1系統(tǒng)負(fù)載從電池轉(zhuǎn)到DC輸入。

　　3. 鎳氫電池充電電路

　　盡管鋰離子電池能為大多數(shù)便攜裝置提供最好的性能，但NiMH（鎳氫）電池仍然是低成本設(shè)計的可行選擇。在負(fù)載要求不是太嚴(yán)格時，保持低成本的一個好方法是用NiMH電池。這需要一個DC-DC變換器升壓，一般從1.3V電池電壓提升到器件可用的電壓（一般為3.3V）。由于任何電池供電器件需要穩(wěn)壓器，所以，DC-DC變換器僅僅是一個不同的穩(wěn)壓器。

　　圖6所示電路，用獨特的方法為NiMH電池充電，并且不用外部FET在USB輸入和電池之間切換系統(tǒng)負(fù)載。“充電器”實際上是一個工作在電流限制下的 DC-DC升壓變換器（U1）。以300和400 mA之間的電流為電池充電。盡管沒有精密的電流源，但它具有適當(dāng)?shù)碾娏骺刂?，甚至在電池短路時也能夠保持電流控制。DC-DC充電拓?fù)湎鄬τ谝话憔€性方案的最大優(yōu)勢是能有效地利用有限的USB電源資源。在以400mA電流NiMH電池充電時，電路從USB輸入僅汲取150mA。而充電時剩余350mA用于系統(tǒng)。

二極管D1實現(xiàn)從電池到USB的負(fù)載拉出。不連