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电池充电及保护电路
[正文]:电池充电及保护电路 1. li+电池保护电路 锂离子(li+)电池虽然具有能量密度高、使用寿命长、无记忆效应、自放电量较低及单节电池电压高等诸多优点,但在使用时需严格注意过压保护、 过放电保护和过流保护,而且对保护电路的精度要求也较高,图1所示电路是利用max1666构成的一个完整的li+ 电池保护器。
max1666s/v/x可分别为2节/3节/4节li+电池组提供保护,其中包括:过充电保护、过放电保护、电池失配保护以及过流保护。
过压检测功能还可有效避免电池组中的任何一节电池出现过充电,当电池电压超出设置门限时,
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,
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输出高电平,场效应管q2、q3 被断开而终止充电过程,
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输出低电平,向电池组控制器发出报警信号。
电池最高电压门限
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由外部电阻r1、r2确定,其可设置范围为4v~4.4v。

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欠压检测电路可用于防止电池出现过放电现象,当检测到电池电压低于所设置门限
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时,uvo,
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,
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输出高电平,
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保持低电平,开关管q3、q1 开路,q2导通,电池处于涓流充电状态,使电池电压得以恢复。
电池低电压检测门限
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可通过r3、r4设置,设置范围为2v~3v。
当电池组中任意两节失配时,
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、u-vo和
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均为高电平,相应的开关管q1~q3均断开,
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为低电平从而向控制器发出中断信号。
适配电压检测门限
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可由r5、r6设置。
2. 结构紧凑的li+电池充电器
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锂离子电池(li+)以其高能量密度和高性能被广泛应用于手机、pda、笔记本电脑等产品中。
图2所示电路是一种结构紧凑的单节 li+电池充电电路,图中的墙上适配器为6vdc/800ma限流型电压源,max1679内置充电终止检测电路和充电过程控制器, 插入电池或给充电器上电都将启动一次充电过程。
一次完整的充电过程包括:①初始化充电过程;在该过程中系统以较小的充电电流为电池充电, 以使用率电池电压大于2.5v。
如果温度范围超出2.5℃到47.5℃,充电器则处于等待状态。
②快充过程;当快充开始后,max1679打开外接的p 沟道场效应管,快充电流由外部限流型充电电源决定。
一旦系统检测到电池电压达到li+电池充电终止门限电压时,快充结束。
充电终止门限电压由电阻
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确定。
③脉冲充电过程;快充过程结束后,系统进入脉冲充电过程,max1679每隔2ms检测一次电池电压,电池电压小于终止门限
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时,外部 p沟道场效应管导通,电池电压大于终止门限时,p沟通道场效应管(p1)断开,在脉冲充电过程接近结束时, p沟道场效应管的断开时间远远大于接通时间。
该电路除了具有电池电压检测外,max1679还具有超时检测和温度检测功能,这可为电池提供二次保护。
需要检测温度时,应在 therm引脚与batt-引脚间接一热敏电阻,并将热敏电阻靠近电池安装。
当tsel引脚接batt+、adj或 gnd时,所对应的充电限制时间为2.8小时、3.75小时和6.25小时。
选择p1时要考虑漏源间的击穿电压、最小导通门限电压、额定电流及功率损耗等参数, 漏源击穿电压至少要高于开路状态下墙上适配器电压的25%。
图2中的led用于指示充电状态,led闪烁频率与充电状态的对应关系如表1所列。
3. nicd电池充电器 镍镉(nicd)电池是最早应用的可充电电池,其能量密度和重量密度相对较低,但是,由于成本较低, 目前仍在许多产品中被选用,如无绳电话、便携式仪表等。
nicd电池充电终止检测方式一般采用-△v 检测、超时检测、电池温度检测和电池温度上升率检测。
在快充方式下,通常选用-△v检测与超时、温度检测相配合的方式。
图3为利用max713构成的nicd电池单机充电器,可充1至16节电池。
图中, max713内置充电终止检测算法(-△v检测、超时检测、电池温度检测),快速充电结束后可自动切换到涓流充电,以补充 nicd电池的自放电。
dcin接墙上适配器的输出,墙上适配器的最低输出电压应高于:2v+(1.9v×电池节数);最高电压取决于p 沟道mosfet的击穿电压和输入旁路电容的耐压值。
当dcin低于15v时,max713的drv引脚直接与q1、q2连接;dcin高于15v 时,接入q3;r4用于为q1、q2提供适当的电压摆幅。
限流二极管d4扩大了输入电压范围,并为max713内部并联稳压源提供固定的8ma 电流,如果墙上适配器提供的输出电压范围较窄,则可以用电阻替代d4。
根据所要求的充电速率和电池容量可算出所要求的充电电流
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,由公式
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可确定限流电阻
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的大小。
改变pgm0~pgm4的接法可设置电池节数和充电限制时间(参考表2、表3)。
图3中l1的电感量为220μh,饱和电流为1.5a。
该电路对电感值的要求并不严格,电感值越大,电流纹波越小。
为nicd电池充电时,不完全放电会使电池的镉阳极变为镉氧化物,从而造成电池端电压下降,为消除电池的记忆效应,图 3中虚线框内的预处理电路能够使电池充电前完全放电。
如用max712替代max713,并去掉虚线框内电路,则图3也可用于nimh电池的充电。



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