快速、高效、獨(dú)立型 NiMH/NiCd 電池充電(06-100)

　　引言

　　盡管近期人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)是鋰離子電池，但不應(yīng)忘卻其它化學(xué)電池，例如鎳鎘 (NiCd) 和鎳氫 (NiMH) 電池在可再充電電源系統(tǒng)中擁有自己的優(yōu)勢(shì)。基于鎳的電池很堅(jiān)固、能夠承受高放電速率、具有上佳的使用壽命、不需要特殊的保護(hù)電路、而且也比鋰離子電池便宜。在這兩種電池中，由于電池容量 (NiMH 電池的容量比 NiCd 電池高 40% ~ 50%) 和環(huán)保方面的原因(NiCd 電池含有有毒的鎘元素)，NiMH 電池正在迅速取代 NiCd 電池。

　　LTC4010 和 LTC4011 是 NiCd / NiMH 電池充電器，它們簡(jiǎn)化了鎳電池充電器設(shè)計(jì)，并包含電源控制和充電終止電路，這些電路運(yùn)用一種同步降壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)多達(dá) 16 節(jié)串聯(lián)電池的快速充電。LTC4011 在一個(gè) 20 引腳 TSSOP 封裝中提供了完整的功能組合，而 LTC4010 則采用了 16 引腳 TSSOP 封裝。LTC4010 去除了 PowerPathTM控制輸出、top-off 充電指示器、DC 功率檢測(cè)輸入，并提供了有限的熱敏電阻選項(xiàng)。

　　NiCd/NiMH 電池充電

　　電池的尺寸和額定容量多種多樣。當(dāng)指定充電電流時(shí)，它常常與電池的容量 (或簡(jiǎn)單地用 “C” 來表示) 有關(guān)。字母“C”是一個(gè)用于指示制造商規(guī)定的電池放電容量的術(shù)語，以 “毫安小時(shí) (mAh)” 為單位來度量。在進(jìn)行快速充電的場(chǎng)合，該額定容量變得重要起來，這是因?yàn)樗鼪Q定了實(shí)現(xiàn)正確充電終止所需的充電電流。

　　鎳電池的常用充電方法有很多種。它們均與充電周期的長度有關(guān)，而推薦的充電電流便是由充電周期的長度來決定。緩慢充電 (即低速率充電)連續(xù)施加約 14 個(gè)小時(shí)(由一個(gè)定時(shí)器來設(shè)定)的較低充電電流 (通常為 0.1C)。急速充電向電池施加一個(gè)約 0.3C 的恒定電流，而快速充電則輸送的是 1C 或更高的恒定電流。急速充電和快速充電周期均要求在電池變至滿充電狀態(tài)時(shí)終止充電電流。

　　在一個(gè)快速充電周期中，一個(gè)恒定電流被加至電池，同時(shí)允許電池電壓上升至所需的電平 (在限值范圍內(nèi)) 以強(qiáng)制該電流。隨著電池接受電荷，電池電壓和溫度緩慢攀升。當(dāng)電池達(dá)到滿充電狀態(tài)時(shí)，電池電壓上升的速度加快并達(dá)到一個(gè)峰值，然后開始下降 (-DV)；與此同時(shí)，電池溫度開始急劇上升 (DT/Dt)。大多數(shù)快速或急速充電終止法均采用上述條件 (一種或全部?jī)煞N) 來終止充電周期。

　　完整的四節(jié) NiMH 電池充電器

　　圖 1 示出了一個(gè)采用高效 LTC4011 550kHz 同步降壓型轉(zhuǎn)換器的快速、2A 充電器。LTC4011 通過集成鎳電池充電所需的全部功能 (包括恒定電流控制電路、充電終止、自動(dòng)涓流和 top-off 充電、自動(dòng)再充電、可設(shè)置定時(shí)器、PowerPath 控制和多狀態(tài)輸出) 而簡(jiǎn)化了充電器設(shè)計(jì)。如此之高的集成度減少了組件數(shù)目，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)占板面積不足 4cm2 的完整充電器。