對(duì)線性、單芯鋰離子電池充電器做功能測(cè)試的簡(jiǎn)單裝置

作者：時(shí)間：2007-09-18 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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現(xiàn)在大多數(shù)的電池充電器都采用開(kāi)關(guān)模式。但是現(xiàn)在也存在著一種用于現(xiàn)代單芯鋰離子的線性IC充電器的合適應(yīng)用，這種電池的單芯電壓為4.2V。此外，適用于單芯鋰電池的5V_DC供電很普遍。線性充電器用5V電源電壓為鋰離子芯充電時(shí)，效率h大約為4.2V/5V，或84%。雖然這個(gè)值還算理想，但實(shí)際值會(huì)略低于84%因?yàn)槌潆娖鞯目刂齐娐酚泄?。不過(guò)，其效率仍能與開(kāi)關(guān)模式充電器相比。線性充電器亦提供一些額外的優(yōu)點(diǎn)。它們幾乎不產(chǎn)生 EMI（電磁干擾），它們不需要電感，并且它們需要的電容器數(shù)也少于開(kāi)關(guān)模式充電器。

圖 1 的測(cè)試裝置使用了IC₁，這是一片用于鋰離子電池線性充電器的 Analog Devices ADP2291。該器件采用3mm×3mm LFCSP和QFN 封裝。這款I(lǐng)C的小尺寸是很受歡迎的特點(diǎn)，不過(guò)它也會(huì)帶來(lái)一個(gè)檢查問(wèn)題。焊完IC后，必須對(duì)充電電路作一次功能測(cè)試。不能光通過(guò)目視方法檢查焊點(diǎn)，因?yàn)樗鼈冮g距只有0.5 mm。

為了對(duì)圖1的充電器電路作測(cè)試，我們用一組電解電容器代替鋰離子電池，這樣大大降低了充電間隔，將測(cè)試時(shí)間降至秒級(jí)。另外，為電容器的充電是一個(gè)有明確定義的過(guò)程，你只需采取金屬導(dǎo)電方式將電容器短路，從而很方便地除去前面的充放電痕跡。

另外，線性充電器可以使電容器放電到0V，而鋰離子電池則不能。電路上電后，應(yīng)立刻點(diǎn)亮并接著熄滅LED指示燈，即確認(rèn)充電器正常工作。用下列方程估計(jì)LED點(diǎn)亮的時(shí)間：

其中V_T為2.8V，這是充電器進(jìn)入其快速充電模式的輸出電壓閾值；C是連接到輸出端的一組電容器的總?cè)萘恐?；I_PR是預(yù)充電電流；V_OUT為4.2V，即充電結(jié)束時(shí)的標(biāo)稱輸出電壓。充電電流是預(yù)充電模式下充電電流的10倍。當(dāng)你將IC的ADJ（調(diào)整）腳留空時(shí)就出現(xiàn)這種情況。方程括號(hào)中的第一項(xiàng)對(duì)應(yīng)于預(yù)充電間隔，第二項(xiàng)則表示充電間隔。對(duì)于0.012F的總電容量，預(yù)充電電流為46.5 mA，而LED的發(fā)光時(shí)間大約為0.76s。

通過(guò)緩慢旋轉(zhuǎn)可變負(fù)載電阻器 RL 的動(dòng)片，可以確定輸出閾值電壓，即從電阻最小值一直調(diào)整到LED熄滅為止。此時(shí)斷開(kāi)負(fù)載電阻的一端，停止動(dòng)片，用歐姆表測(cè)量其阻值。則預(yù)充電電流值就是輸出電壓除以負(fù)載電阻測(cè)量值，輸出電壓為4.2V。對(duì)于圖中所示元件值，實(shí)驗(yàn)確定的44.4 mA預(yù)充電電流與電流檢測(cè)電阻為0.33Ω時(shí)的45mA典型值是一致的（參考文獻(xiàn)1）。

可以按下述方法測(cè)量閾值輸出電壓VT的值：從電阻最小值開(kāi)始旋轉(zhuǎn)負(fù)載電阻器的動(dòng)片，同時(shí)用電壓表測(cè)量充電器的輸出電壓。當(dāng)輸出電壓增加到大約2.6V時(shí)，減緩動(dòng)片的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，直到輸出突然改變?yōu)?.2V。用這種方法可以確定的閾值電壓為2.75V。

參考文獻(xiàn)
1. “Compact, 1.5 A Linear Charger for Single-Cell Li+ Battery,” ADP2291, Analog Devices, 2005.