充電電池和單機(jī)快速充電器設(shè)計(jì)

在數(shù)碼產(chǎn)品更新?lián)Q代如此快的今天，充電電池已經(jīng)成為當(dāng)今電子產(chǎn)品的一種標(biāo)準(zhǔn)電源，特別是便攜設(shè)備：筆記本電腦、掌上導(dǎo)航儀、手機(jī)等。這些產(chǎn)品需要消 耗的功率越來越大，而可充電電池容量的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足它們的需求。功耗增長的主要原因是設(shè)備功能的增強(qiáng)，便攜設(shè)備功耗的增大使得用可充電電池要比標(biāo) 準(zhǔn)電池更便宜、更環(huán)保。本文將介紹一種充電電池和單機(jī)快速充電器設(shè)計(jì)方案。

單機(jī)鎳氫電池快速充電器

一 塊可充電鎳氫電池的溫度和端電壓隨著電池的充電逐步上升，在電池完全充滿后開始下降。所以，鎳氫電池充電器的主要任務(wù)是檢測到這個(gè)突變點(diǎn)并中斷充電，或者 從快速充電切換到涓流充電。另外，在充電過程中對溫度和電壓進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控可以提供系統(tǒng)的安全性。DS2711/DS2712充電器具備上述功能。另外，它 們可以單機(jī)工作，不需要微控制器或微處理器監(jiān)控。該系列產(chǎn)品是專門為單節(jié)AA或AAA可充電電池設(shè)計(jì)的，同時(shí)也適用于串聯(lián)或并聯(lián)的兩節(jié)電池。 DS2711采用線性控制結(jié)構(gòu)，DS2712采用開關(guān)控制結(jié)構(gòu)。為了最大限度地延長工作時(shí)間、節(jié)約電池能量，這些充電器有4種充電模式：預(yù)充電、快速充 電、浮充和涓流充電。在浮充模式下，電池充滿后充電速率被切換到一個(gè)比較低的速率。

除監(jiān)控功能外，DS2711/DS2712充電器還帶有內(nèi)部計(jì)時(shí)器，通過連接到TMR引腳的外部電阻設(shè)定最大充電時(shí)間，可將快速充電時(shí)間設(shè)置在 0.5到10小時(shí)。浮充時(shí)間已經(jīng)設(shè)定為最大充電時(shí)間的一半(0.25到5小時(shí))。由快速充電模式下，如果超過最大充電時(shí)間，充電器會從快速充電模式切換到浮充模式，同時(shí)復(fù)位計(jì)時(shí)器。計(jì)時(shí)器開始為浮充過程計(jì)時(shí)，如果達(dá)到預(yù)定的浮充時(shí)間，充電器將從浮充模式切換到涓流模式。

VP1、VP2用于監(jiān)視電壓，THM1、THM2配合熱敏電阻用來監(jiān)測電池的溫度。TMR(計(jì)時(shí)器)和RSNS(檢流電阻)用于設(shè)定充電時(shí)間和充電電流。DS2711/DS2712的另外一個(gè)特性是可以檢測電池充電故障和堿性原電池。如果發(fā)生這些情況，充電器會自行關(guān)機(jī)。

單機(jī)鋰離子電池快速充電器

因?yàn)椴恍枰獧z測電壓變化率(dV/dt)，鋰離子電池充電器比鎳氫電池簡單。同時(shí)，由于鋰離子電池對過充非常敏感，充電器需要一個(gè)精確的4.2V±50mV電源保證恒功率充電。至于鎳氫電池，充電器不僅需要電壓監(jiān)測，還需要其它監(jiān)控功能(溫度、計(jì)時(shí)等)。

單機(jī)鋰離子電池充電器MAX8601內(nèi)置所謂的Vbatt可控電壓源，它可以在+25℃提供4.2V±0.021V，或在40℃《85℃提供 4.2V±0.034V的精度。當(dāng)通過VBATT連接給鋰離子電池充電時(shí)，充電器可以保持恒定輸出功率(圖5)，外部電阻(接SETI引腳)和外部電容(接CT引腳)可以設(shè)定充電電流和內(nèi)部計(jì)時(shí)。該充電器還通過一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)電阻來監(jiān)控電池的溫度。

MAX8601充電器的主要優(yōu)點(diǎn)是可以通過外部適配器或USB端口給電池充電。USB端口根據(jù)USEL引腳的設(shè)置可以提供 100mA、500mA電流。該芯片會自動選擇外部電源(主適配器或USB)。如果兩個(gè)電源同時(shí)存在，它會選擇主適配器進(jìn)行充電。任何一個(gè)電源都必須能夠提供最小4.5V的電壓。DS2711/DS2712和MAX8601都是單機(jī)充電器，它們具有多種監(jiān)控功能(電壓、電流、溫度、計(jì)時(shí)等)，既不需要微控制器監(jiān)控，也不需要電源浪涌保護(hù)，而且提供清晰、簡單的外部切換。