一种锂离子智能充电器的设计与实现
图1 充电器内部工作原理图
3 充电过程曲线图
MAX1757内置充电状态控制,图2是充模压电感电过程曲线图。充电过程分为预充、快充和满充与顶端截止充电状态。
图2 充电过程曲线图
3.1 预充状态
在安装好电池后,接通输入直流电源,当充电器检测到输入电压大于电池电压时，则将定时器复位,从而进入预充过程, 在此期间充电器以快充电流的1/10给电池充电,使电池电压、温度恢复到正常状态,预充时间由定时器1的外接电容确定, 如果在规定的充电时间内电池电压达到2.5V以上,电池温度正常(高于2.5℃、低于50℃),则充电进入快充过程;如果电池电压电感器厂家低于2.5V,则认为电池不可充电,充电器显示电池故障。
3.2 快充状态
快充过程也称恒流充电,此时充电器以恒定电流ICHG对电池充电。根据电池厂商推荐的充电速率,一般对于锂离子电池大多选用1C充电速率（表示电池充电的速度，即充电和放电电流通常用电池额定容量C的倍数表示，叫做充电速率）,充满电池大约需要1个多小时。恒流充电时,电池电压将缓慢上升,一旦电池电压达到所设定的终止电压(一般为4.1V或4.2V), 恒流充电终止,充电电流快速递减,充电进入满充过程。
3.3 满充与顶端截止充电状态
在满充过程中,充电电流逐渐衰减,直到充电速率降低到C/10(默认设置为电流递减到330mA)以下或满充时间超时时,转入顶端截止充电;顶端截止充电时,充电器以极小的充电电流为电池补充能量。由于充电器在检测电池电压是否达到终止电压时有充电电流通过电池内阻,尽管在满充和顶端截止充电过程中充电电流逐渐下降,减小了电池内阻和其它串联电阻对电池端电压的影响,但串联在充电回路中的电阻形成的压降仍然对电池终止电压的检测有影响,顶端截止充电为最大限度地补充电池能量起到了重要作用。一般情况下,满充和顶端终止充电可以延长电池5%～10%的使用时间。
4 充电器参数设置
4.1 电池终止电压设置
通过外接分压电阻可设置电池充电终止电压,分压电阻精度为1%、电阻值低于100kΩ。电池充电终止电压与电池的化学特性和电池构造有关,具体参数由电池厂商提供。VADJ引脚的电压VVADJ与电池充电终止电压(VBATTR)、电池节数(N)、基准电压(VREF)之间的关系由下式确定:
VVADJ=(9.5VBATTR/N)-(9.0VREF)
4.2 充电电流设置
快充过程的充电电流由ISETO电感型号UT引脚的电压值(VIESTOUT)决定,该电压由连接在REF和GND之间的分压电阻调节。当ISETOUT引脚接共模电感器REF时,电流为最大值(为1.5A)。ICHG与VIESTOUT的关系式如下:
ICHG=1.5(VIESTOUT/VREF)
4.3 输入限流设置
输入限流门限IIN由ISETTIN引脚的电压确定,根据下式可确定IIN的值。
ICHG=0.1(VISETIN/VREF)/R插件电感1
4.4 选择电感
电感值与电流纹波的大小有关,选用较大的电感时电流纹波较小,但如果电感的物理尺寸相同时,电感值越大。通常，电感的等效串联电阻和额定电流较小,从总体指标考虑,电流纹波一般设置为平均充电电流的30%～50%,假设纹波电流与直流充电电流之比为LIR,则电感值由下式确定:
L=[VBATT(VDCIN(MAX)-VBATT)]/[VDCIN(MAX)foscICHGLIR]
公式中:fosc为充电器内部DC-DC变换器的开关频率,为300kHz。电感额定电流应大于平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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