移動(dòng)電源設計必讀------如何對鋰電池設置*佳的充電電壓和充電電流!
有上圖可以看出,鋰電池充電電流和電壓是動(dòng)態(tài)變化的,這是由鋰電池本身的化學(xué)物質(zhì)決定的。所以需要根據鋰電池本身的充電特性來(lái)配置充電IC的性能,以達到正確,**,高效的使用鋰電池。日常表述中的“鋰電池充電電流”是針對鋰電池在充電過(guò)程中所處快速充電階段的充電電流而言的,作為一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程,鋰電池*理想充電電流實(shí)際上是分為三個(gè)階段的。
幾種不同充電狀態(tài)的性能描述
1、待機狀態(tài):
在如下幾種情況下會(huì )處理待機狀態(tài):
a. 輸入電壓低于電路*低工作電壓。
b. 電池電壓充飽后。
c. 利用外置開(kāi)關(guān)強行關(guān)斷IC,停止IC充電。
待機狀態(tài)的電壓電流特性:充電IC無(wú)充電電壓輸出,IC輸入電流在uA級,可以減小電路損耗。
2、預充狀態(tài):如上圖所示。預充電時(shí)的*佳電流:即當鋰電池的初始/空載電壓低于預充電閾值時(shí),首先要經(jīng)過(guò)一個(gè)預充電階段,就單個(gè)鋰離子電池而言,這個(gè)閾值一般為3.0V,在此階段,預充電電流大約為下一個(gè)階段——恒流充電階段電流的10%左右。
3、恒流充電狀態(tài):如上圖所示*大充電電流部分,在電池電壓已經(jīng)大于預設電壓閥值而小于*高電壓4.2V時(shí),此時(shí)IC將以外掛電阻設定的*大充電電流來(lái)給電池充電。將電池電壓充到等于*大充電電壓(4.2V附近)時(shí)為止。
。恒流充電時(shí)的*佳電流:所謂恒流就是電流恒定,電壓逐漸升高,此時(shí)進(jìn)入快速充電階段。大多數的恒流充電電流設定為0.5~0.8C之間,可以理解為0.7C,也就是在不考慮其他因素的情況下,大約兩個(gè)小時(shí)可以充滿(mǎn)。之所以選擇0.7C,是因為這個(gè)電流很好地做到了充電時(shí)間與充電**性的平衡。
恒流充電狀態(tài)時(shí)需要注意的幾個(gè)問(wèn)題:
1. 在此狀態(tài)下,IC處于*大充電電流狀態(tài),此時(shí)的損耗也是也是*大的。線(xiàn)性降壓的損耗計算=(VIN-VOUT)×IOUT。此時(shí)需要注意IC的*高工作溫度。
2. 因為*高充電電流的造成溫升的提高,IC會(huì )自動(dòng)降低*大充電流。這就是在過(guò)熱時(shí)充電電流下降的原因。
4、恒壓充電狀態(tài):如上圖所示*大充電電壓部分,當檢測到電池電壓等于或者接近電池充電電壓時(shí)。此時(shí)將會(huì )以恒定4.2V充電電壓,而逐步降壓充電電流的充電方式。當檢測到充電電流小于*大設定電流的1/10時(shí),將會(huì )停止充電。恒壓充電時(shí)的充電電流:就單節鋰離子電池而言,當電池達到一定電壓值時(shí),即進(jìn)入恒定電壓充電,這個(gè)電壓值一般為4.2V,在此階段,電壓不變,電流減??;這種電流減小是個(gè)依次遞減過(guò)程,大多數的鋰電池保護選擇0.1C為終止電流,這也就意味著(zhù)充電過(guò)程進(jìn)入結束狀態(tài)。一旦充電結束,則充電電流降為零。在此狀態(tài)下需要注意的問(wèn)題就是:當電池充大*高設定電壓時(shí)可以自動(dòng)關(guān)斷,同時(shí),當IC的過(guò)壓保護點(diǎn)在非正常電池狀態(tài)下,可以自動(dòng)鎖定。
鋰電池*佳充電電流的核心是恒流充電時(shí)的電流設計,這里要強調的是,大多數便捷式鋰電池較宜設計為0.5C~0.8C充電,如:iPhone的1400mAh容量(容量mAh=電流mA×時(shí)間h)的電池為例,蘋(píng)果選擇了0.7C,即蘋(píng)果充電電流多為1A左右,大部分的電池在0.5C--0.8C之間你們可以選擇了!
鋰電池*大充電電流嚴格說(shuō)是由電池結構決定的,因而,各個(gè)鋰電池生產(chǎn)廠(chǎng)家對此規定并不一致,有的設定為0.6C,便攜式鋰電池*高的規定為1C。
當然也不能忽視預充電和恒壓充電的電流設計,這兩個(gè)過(guò)程中,如果初始電壓不低于預充電閾值3.0V,則不存在預充電過(guò)程??偟膩?lái)說(shuō),在恒流充電過(guò)程前后有一個(gè)事前醞釀和運動(dòng)休整的過(guò)程有利于鋰電池的長(cháng)期使用。
鋰電池充電管理IC分類(lèi)及應用
電池充電管理IC分類(lèi):
按照充電電路結構可以分為:
1. 線(xiàn)性降壓充電管理IC:
主要型號: MH4054 MH6055A、MH4057B、MH4056
線(xiàn)性降壓部份基本功能類(lèi)似于LDO的線(xiàn)性降壓電路。
*大可充電電流設定:一般是通過(guò)恒流源外掛電阻的方式來(lái)設定, 而且一般是內部集成功率器件。
主要應用領(lǐng)域:MP3,MP4,GPS,PMP,PDP,移動(dòng)電源
2. 開(kāi)關(guān)降壓充電管理IC:
主要型號:MH5000
開(kāi)關(guān)降壓電路的基本功能與BUCK降壓電路一樣。
也分為同步降壓和非同步降壓。
*大可充電電流設定:一般通過(guò)串聯(lián)在充電回路中的電阻取樣電壓降來(lái)決定。
主要應用領(lǐng)域:較大容量備用電池,NOTEBOOK電池,各類(lèi)鋰電池包。