鋰電池充電方式概述
以目前在便攜式數碼產品中最為常見的鋰電池為例,鋰電池具有較高的能量(liang)密度(du),體積(ji)小(xiao),重量(liang)輕,壽命長,無(wu)記憶效應以(yi)及不污染環境等諸多優點,因此廣泛應用于(yu)數碼(ma)設備(bei)中,經濟實用,而且靈活(huo)方便。
常用的鋰電池充電器其核心都是恒流/恒壓調節器。一般通過檢測充電電池的電壓來判斷電池是否充滿,由于鋰電池的大量儲能是在端電壓接近其最高允許電壓時的充電期間建立的,鋰電池充電器設計往往需要較高的電壓檢測精度(精度高于l%),試圖使空載端電壓接近容許的最高電壓。當電池的電壓較低時,典型的充電周期開始時恒流充電方式。當電池電壓上升到指定限度時,充電器轉換為恒壓調節,該方式一直持續到充電電流減小為零,這時電池充電完畢。在恒壓充電階段,電流按指數規律下降,該指數與電池電阻以及和該電池相串聯的所有電阻有關(和通過一電阻對電容充電過程很類似)。由于充電電流按指數規律下降,所以完成充電需要相當長的時間。
鋰電池充電器根(gen)據工(gong)作(zuo)原理不同(tong),可(ke)以分為線性調節方式(shi),開關方式(shi)以及(ji)脈(mo)沖方式(shi)三種(zhong)工(gong)作(zuo)方式(shi)。
線性調節方式,例如MAXl898,MAX846A等,線性調節方式的充電器的充電電壓或電流來自于交流適配器的直流輸出,通過控制外部PNP調整管,調節電池的充電電流以及(ji)充電電壓,如(ru)(ru)圖l所示,具(ju)有(you)結構簡單,外(wai)(wai)圍(wei)元件(jian)少等(deng)優(you)點,但外(wai)(wai)部(bu)的(de)調整(zheng)管工作(zuo)在(zai)線性方式(shi)下,具(ju)有(you)較(jiao)高的(de)功耗(hao),因此該充電方式(shi)的(de)效率較(jiao)低,發熱相對較(jiao)大,用(yong)于小型便(bian)攜式(shi)設(she)備,例如(ru)(ru)手機、個人數字助理(li)(PDA)等(deng),會(hui)造(zao)成較(jiao)大的(de)溫升。

開關方式充電器,以(yi)(yi)MAX745,MAXl757為例,如(ru)圖2所示。相比(bi)線性調節(jie)方式,開(kai)關(guan)方式控制外部MOSFET對(dui)源電壓(ya)(ya)進行斬(zhan)波,然后將斬(zhan)波后的(de)電壓(ya)(ya)進行濾波,產生所需要的(de)充電電流(liu)或電壓(ya)(ya)。MOSFET工作與開(kai)關(guan)狀(zhuang)態(tai),大(da)大(da)減小(xiao)了調整管的(de)功耗,但開(kai)關(guan)方式充電器的(de)功耗降(jiang)低是以(yi)(yi)增加(jia)電路尺寸(cun)和復雜度為代價。

而脈沖方式的充電器具有線性充電器和開關模式充電器兩者共有的優點。該方式配合限流交流適配器以及外部P溝道MOSFET,構成了一個脈沖方式充電器。以MAXl879為例,如圖3所示,此時,當電池電壓低于設定的電壓值時,充電器打開外部P溝道MOSFET對電池進行充電,充電電流受限于外部電源(即交流適配器);當電池電壓達到設定電壓時,MOSFET關斷。在這種模式下,外部MOSFET工作在開關方式下,不對充電電流進行調節,因(yin)此降低了功(gong)耗;同(tong)時,由于無需(xu)輸出濾波器,所以同(tong)時具(ju)有線性(xing)調節方(fang)式(shi)的(de)結(jie)構(gou)簡單的(de)優點(dian)(dian)。該控(kong)制方(fang)式(shi)同(tong)樣存在缺(que)點(dian)(dian),即交流適配器需(xu)要具(ju)備限流功(gong)能,因(yin)此增加了交流適配器的(de)成本。
