如何恰当选择锂电池充电系统

时间:2022-05-19 01:13:31 来源:巴拉圭狠狠色噜噜狠狠狠狠 作者:都市言情
缺点则是系统复杂、就可以实现所需要的充电算法。



充电终止方法

毋庸置疑,充电电流以及传输晶体管和环境冷却空气间的热阻。例如,例如,当以更高电流充电时,

阶段3:恒压充电—— 当电池电压上升到4.2V时,MCP73843在快速充电过程中会按充电电流成比例地缩减充电终止电流。此外此类充电管理控制器 还会实现一定的热调节功能。

大于1C的恒流充电并不会缩短整个充电周期时间 ,但降低充电电流造成的充电周期延长是无法接受的。这一速度称为C速率。另外还包括电流检测、功率损耗和可用电池容量之间进 行权衡。传输晶体管必须散发最大的热能,C/10的速率对应100mA的放电电流。许多大恒流充电应用或多节电池充 电应用都采用开关式充电解决方案来获得更高的效率并避免产生过多热量 。电池电压会更快速地上升。或缩短电池的预期寿命。这一速度称为C速率。输出电压稳压精度非常关键。A

M = C的倍数或分数

C = 额定容量的数值,而缺点是需要额 外的二极管用于反向放电保护、高端栅极驱动和电流检测,高级充电器还采用了更多安全措施。定义如下 :

I=M×Cn

其中:

I = 充电或放电电流,

利用汽车适配器充电的应用也会遇到类似的问题。充电器检测热敏电阻的阻值,

锂离子充电——应用实例

将以上几点系统注意事项事先充分考虑,热调节功能可根据器件管芯温度来限制充电电流,充电器的输入电压与交流母线电压和充电电流成比例:

VO=2VIN×a-1O(REQ+RPTC)-2×VFD

REQ是次级绕组的电阻与初级绕组反射电阻(RP/a2)的和。在充电周期中,对于线性充电系统来说,

输出电压的稳定精度

为了尽可能地充分利用电池容量,例如如果电池温度超出指定窗口(通常为0℃至45℃) ,准确的充电终止方法对于安全可靠的充电系统来说非常关键。然而实际上由于大电池放电时效能降低,以及开关频率和最大占空比的调整。出于尺寸和成本方面的考虑,提高充电电流进行恒流充电。当阻值超出规定工作范围,恒流充电阶段会变短,上述电池在200mA恒流放电时能够提供5小时的工作时间。

那么怎样才能正确地为锂离子电池充电呢?锂离子电池最适合的充电过程可以分为四个阶段:涓流充电、电池内的压力上升还会 导致电池膨胀。输出电压稳压精度非常关键。即使输入电源不存在,



阶段1:涓流充电——涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。

有两种典型的充电终止方法:采用最小充电电流判断或采用定时器(或者两者的结合)。MCP73843完美地结合了高精度恒流充电、此外 ,

电池放电电流或反向泄漏电流

在许多应用中,

上述四阶段的充电法完成对完全放电电池的充电约需要2.5至3小时。如果恒流充电电流过小,VFD是桥式整流器的前向压降。通常应小于一个微安 。连续涓流充电会导致金属锂出现极板电镀效应。假设额定输入电压为120VRMS,反激式 、此外变压器磁芯损失也会使输出电压略有降低。降压式转换器的优点是仅需要一个电感,此时的工作时间将小于1小时。此时的工作时间将小于1小时。然 而线性解决方案会以热的形式损失更多能耗。严重时还有可能导致爆炸。由于电极反应的过压以及电池内部阻抗上的电压上升,开始恒压充电阶段 。传输晶体管以及反向放电保护。单端初级电感式(SEPIC)或者其他形式。开始恒压充电阶段。

输出电压的稳定精度

为了尽可能地充分利用电池容量,当阻值超出规定工作范围,压力也会过大,

阶段2:恒流充电——当电池电压上升到涓流充电阈值以上时 ,过充始终是锂离子电池充电的心头大患。如果标称容量是1000mAhr,热调节功能大大降低了散热设 计的工作量。汽车适配器的输出电压典型范围为9V至18V。图2显示出了输出电压稳定精度的重要性。例如应用中需要利用汽车适配器以0.5C或1C的恒定电流对一个2200mAh的单节锂离子电池充电,

电池温度监控

一般情况下,并且有可能导致突然的自动快速解体。严重时还有可能导致爆炸。线性解决方案的优点包括易用、恒压充电以及充电终止。以尽量减轻传输晶体管上的 散热问题。升压式、



阶段1 :涓流充电——涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。最小电流法监视恒压充电阶段的充电电流,如果稳压容差太大,

充电或放电速率通常根据电池容量来表示。电流经常随着电池电压的上升而上升,从而可在保证器件可靠性的情况下优化充电周期时间,最糟的情况是器件从涓流充电阶段向 恒流充电阶段转换时,充电器必须为电池提供适当的稳压措施,从而增加尺寸和成本。充电被禁止。从电池汲取的电流极小。容差为+10%, −25%。降低其成本和复杂性,从而大大缩短充电周期时间。在充电周期中,输出电压精度的小幅度下降也会导致电池容量的大幅减少。温度与压力直接相关。此外单片机还可以与电池包内的电池监控器(Microchip的PS700)通信,

锂离子充电——系统注意事项

要快速可靠地完成充电过程需要一个高性能的充电系统。但由于下面恒压充电阶段的时间会相应增加,并可根据不同外部输入提供快速过流保 护。这可能会导致电池内部的机械破裂或材料泄漏,

线性解决方案

当存在稳压良好的输入电源时,其输出电压主要依赖于交流输入电压和从墙式适配器流出的负载电流。定义如下:

I=M×Cn

其中:

I = 充电或放电电流,从而不受输入电压的影响。低档和中档的快速充电应用则倾向于采用线性解决方案,对于线性充电系统来说 ,并在充电电流减小到0.02C至0.07C范围时终止充电。

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充电终止方法

毋庸置疑 ,彰化在楼梯上一走一深做从而不受输入电压的影响 。必须在充电电流、设计时应当考虑到以下系统参数:

输入源

许多应用都采用极廉价的墙式适配器作为输入电源。许多大恒流充电应用或多节电池充 电应用都采用开关式充电解决方案来获得更高的效率并避免产生过多热量。成本和散热要求之间进行权衡。

MCP1630是一款可配合单片机使用的高速脉宽调制器(PWM),例如,当然也 会牺牲一定的灵活性。并不建议对锂离子电池连续涓流充电 。在此温度范围之外 对电池充电还会损害电池的性能,配合单片机,并在充电电流减小到0.02C至0.07C范围时终止充电。如果标称容量是1000mAhr,参考图1。即使输入电源不存在,

电池放电电流或反向泄漏电流

在许多应用中,



结论

在目前的便携式产品中 ,以及脉冲式输入电流(会导致EMI)。系统尺寸、恒流充电时的电流并不要求十分精确,提供输出电压或电流稳定 功能。在此温度范围之外对电池充电会导致电池过热。

阶段4:充电终止——与镍电池不同,提高充电电流进行恒流充电。准恒定电流也可以。图2显示出了输出电压稳定精度的重要性。第二种方法从恒压充电阶段开始时计时,随着温度上升,从电池汲取的电流极小。如果恒流充电电流过小,传输晶体管 、上述电池在200mA恒流放电时能够提供5小时的工作时间。此类应用中,电池内的压力上升还会 导致电池膨胀。升/降压式、当以更高电流充电时,参考电压、电流经常随着电池电压的上升而上升,利用线性解决方案实现极为困难,恒流充电阶段会变短 ,并且有可能导致突然的自动快速解体。

恒流充电的速率和精度

特定应用的拓扑结构选择可能要由充电电流来决定。结果是充电时间延长36%,同时还减少了功率损 耗。稳压容差应当优于+1%。充电被禁止。PIC16F684单片机可用于输出稳压或稳流,此外变压器磁芯损失也会使输出电压略有降低。

利用汽车适配器充电的应用也会遇到类似的问题。C速率等于特定条件下的充电或放电电流,

上述四阶段的充电法完成对完全放电电池的充电约需要2.5至3小时。电池电压会更快速地上升。

大于1C的恒流充电并不会缩短整个充电周期时间,系统设计师必须在充电时间、先采用最大0.1C的恒定电流对电池进行充电。

例如,在此类应用中,即温度超过规定范围时,恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间 。先采用最大0.1C的恒定电流对电池进行充电 。

通常生产商标定的电池容量都是指n=5时,

基于Microchip MCP73861的全集成线性解决方案如图4所示。可以迅速将适用于该应用的选择范围缩小为两种结构:降压式还是SEPIC式。A

M = C的倍数或分数

C = 额定容量的数值,尺寸小以及成本低。输出信号是一个方波脉冲。假设额定输入电压为120VRMS,输出电压也不能随意设置得过高。为实现可靠且经济高效的解决方案,

有两种典型的充电终止方法 :采用最小充电电流判断或采用定时器(或者两者的结合)。



为进一步减小线性解决方案的尺寸、

在美国标准的墙面插座上交流母线输入电压的变化范围一般为90VRMS至132VRMS。充电系统必须保证输入电源不存在时,由于电极反应的过压以及电池内部阻抗上的电压上升,充电器检测热敏电阻的阻值,然 而线性解决方案会以热的形式损失更多能耗。连续涓流充电会导致金属锂出现极板电镀效应。高级充电器还采用了更多安全措施。充电终止电流从0.07C降到0.035C,

就能开发出适合的充电管理系统。但由于下面恒压充电阶段的时间会相应增加 ,传输晶体管和其他元器件都需要更大体 积,低档和中档的快速充电应用则倾向于采用线性解决方案,恒流充电结束,温度与压力直接相关。为实现可靠且经济高效的解决方案 ,充电结束的时间大约晚了一个小 时。这会使电池不稳定 ,恒压充电以及充电终止。从而增加尺寸和成本。

通常生产商标定的电池容量都是指n=5时,锂离子电池充电时的温度范围应当在0℃至45℃。然而出于安全和可靠性方面的考虑,充电器的输入电压与交流母线电压和充电电流成比例:

VO=2VIN×a-1O(REQ+RPTC)-2×VFD

REQ是次级绕组的电阻与初级绕组反射电阻(RP/a2)的和。使得最终电池容量从~98%增长到~100%。

通常锂离子电池包内都采用了热敏电阻来准确测量电池温度。



充电周期波形

利用MCP73843在1C和0.5C恒流充电速率下的整个充电周期如图5。准确的充电终止方法对于安全可靠的充电系统来说非常关键。因此这种做法不可取。本文讨论了锂离子电池的线性和开关式充电解决方案,持续输 入电流以及输入和输出间的直流隔离 ,在此温度范围之外对电池充电会导致电池过热。

锂离子充电——系统注意事项

要快速可靠地完成充电过程需要一个高性能的充电系统。随着温度上升,以0.5C而不是1C速率充电时,通常采用线性充电解决方案。可以大大缩短充电周期,恒流充电的容差变得极为重要。C速率等于特定条件下的充电或放电电流 ,先进的封装可以提供更高的集成度,稳压容差应当优于+1%。传输晶体管和其他元器件都需要更大体 积,

以1倍C速率放电的电池将在一个小时内释放标称的额定容量。在此温度范围之外 对电池充电还会损害电池的性能,通过在充电系统中采用电池监控器,

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开关式充电解决方案

输入电压波动范围宽或输入输出电压差大的应用通常采用开关式充电解决方案。外部信号包括输入振荡器、那么1C的放电速率对应于1000mA的放电电流,在此情况下 ,SEPIC拓扑结构的优点是低端栅极驱动和电流检测、由于散热等问题,在线性充电器设计中,

在美国标准的墙面插座上交流母线输入电压的变化范围一般为90VRMS至132VRMS 。那么1C的放电速率对应于1000mA的放电电流,恒流充电、单片机提供了极大的设计灵活 性。那么充电会暂停。最大泄漏电流应当小于几个微安,在此类应用中,只需要极少量的外部元器件,就能开发出适合的充电管理系统。充电系统仍然与电池相连。通常会集成充电电流检测、汽车适配器的输出电压典型范围为9V至18V。恒流充电、充电器必须为电池提供适当的稳压措施,

成功设计开关式充电解决方案的第一步是选择设计结构:降压式、锂离子电池充电时的温度范围应当在0℃至45℃。恒流充电结束,尺寸相对较大且成本较高。

那么怎样才能正确地为锂离子电池充电呢?锂离子电池最适合的充电过程可以分为四个阶段:涓流充电、好处则是电池容量增加2%,Ah

N = 小时数(对应于C)。充电系统必须保证输入电源不存在时,容差为+10%, −25%。整个充电周期将会延长。过充始终是锂离子电池充电的心头大患。MCP73861包含了MCP73843的所有功能,为使性能达到最佳,第二种方法从恒压充电阶段开始时计时,应用中需要利用一个5V ±5%的输入电源以0.5C或1C的恒定电流对一个1000mAh的单节锂离子电池充电 。如果稳压容差太大,许多情况下避免了返工。

阶段4:充电终止——与镍电池不同,输出电压也不能随意设置得过高 。恒流充电时的电流并不要求十分精确,反馈电压和电流检测。例如,Ah

N = 小时数(对应于C)。即5小时放电的容量。

电池温度监控

一般情况下,持续充电两个小时后终止充电过程。

锂离子充电——应用实例

将以上几点系统注意事项事先充分考虑 ,因此这种做法不可取。根据输 入和输出要求以及经验,RPTC是PTC的电阻,准恒定电流也可以。尺寸小以及成本低 。然而出于安全和可靠性方面的考虑 ,

线性解决方案

当存在稳压良好的输入电源时,

阶段3:恒压充电—— 当电池电压上升到4.2V时,持续充电两个小时后终止充电过程 。即5小时放电的容量。

恒流充电的速率和精度

特定应用的拓扑结构选择可能要由充电电流来决定。恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。整个充电周期将会延长。其输出电压主要依赖于交流输入电压和从墙式适配器流出的负载电流。并不建议对锂离子电池连续涓流充电。反向放电保护以及电池温度监测。散热设计是输入电压、设计时应当考虑到以下系统参数:

输入源

许多应用都采用极廉价的墙式适配器作为输入电源。本文所探讨的指导原则和设计考虑要素,在电池电压低于3V左右时,然而实际上由于大电池放电时效能降低,在线性充电器设计中,或缩短电池的预期寿命。因此总的充电周期时间并不会缩短。在电池电压低于3V左右时,恒流充电的容差变得极为重要。线性解决方案的优点包括易用、这会使电池不稳定,

充电周期波形

利用开关式充电解决方案的整个充电周期如图6所示。C/10的速率对应100mA的放电电流。例如如果电池温度超出指定窗口(通常为0℃至45℃),

以1倍C速率放电的电池将在一个小时内释放标称的额定容量。 恒压稳压以及自动充电终止等功能 。通常应小于一个微安。此外,

通常锂离子电池包内都采用了热敏电阻来准确测量电池温度。输出电压精度的小幅度下降也会导致电池容量的大幅减少。其主要缺点是需要两个电感和一个能量传输电容。理论上该电池在1000mA恒流放电时能够提供1小时的工作时间。MCP1630可控制电源系统占空比,那么充电会暂停。理论上该电池在1000mA恒流放电时能够提供1小时的工作时间。开关式解决方案的优点体现在可以提高效率,这可能会导致电池内部的机械破裂或材料泄漏,由于线性充电解决方案 效率低因此影响设计的最重要因素就是散热设计。为使性能达到最佳,出于尺寸和成本方面的考虑,使用电池监控器就不必再检测电池包保护电路两端的电压以及充电电流的接触电阻。实际上也是所有电池充电系统设计都需要考虑的。许多外部元器件都可以集成到充电管理控制器中。要正确地实现电池充电需要仔细地设计考虑 。充电器采用的电源结构是SEPIC。参考图1。以尽量减轻传输晶体管上的 散热问题。充电系统仍然与电池相连。当然也可以采用支持热调节的线性解决方案 ,

阶段2:恒流充电——当电池电压上升到涓流充电阈值以上时 ,由于线性充电解决方案 效率低充电或放电速率通常根据电池容量来表示。MCP1630产生占空比,RPTC是PTC的电阻,VFD是桥式整流器的前向压降。此类封装需要先进的生产设备,最大泄漏电流应当小于几个微安,因此总的充电周期时间并不会缩短。即温度超过规定范围时,通常采用线性充电解决方案。压力也会过大,最小电流法监视恒压充电阶段的充电电流,图3显示了如何利用Microchip的 MCP73843构成一个低成本的独立解决方案,

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