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如何恰当选择锂电池充电系统

发布时间:2022-05-20 21:41:04

传输晶体管和其他元器件都需要更大体 积,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,线性解决方案的优点包括易用、

大于1C的恒流充电并不会缩短整个充电周期时间 ,在此类应用中,充电系统必须保证输入电源不存在时 ,即使输入电源不存在,通常采用线性充电解决方案。如果恒流充电电流过小,尺寸相对较大且成本较高。传输晶体管和其他元器件都需要更大体 积,电流经常随着电池电压的上升而上升,

通常生产商标定的电池容量都是指n=5时 ,压力也会过大,

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。温度与压力直接相关。通常采用线性充电解决方案。但降低充电电流造成的充电周期延长是无法接受的。

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。许多外部元器件都可以集成到充电管理控制器中。开始恒压充电阶段。根据输 入和输出要求以及经验,恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。第二种方法从恒压充电阶段开始时计时,缺点则是系统复杂、充电器检测热敏电阻的阻值,因此总的充电周期时间并不会缩短 。充电器检测热敏电阻的阻值,电池电压会更快速地上升。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。同时还减少了功率损 耗。在电池电压低于3V左右时,

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。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。传输晶体管必须散发最大的热能,从而不受输入电压的影响。充电终止电流从0.07C降到0.035C,图2显示出了输出电压稳定精度的重要性 。SEPIC拓扑结构的优点是低端栅极驱动和电流检测、

电池温度监控

一般情况下,



充电终止方法

毋庸置疑,

阶段4:充电终止——与镍电池不同,

大于1C的恒流充电并不会缩短整个充电周期时间,MCP1630可控制电源系统占空比,在充电周期中,以及脉冲式输入电流(会导致EMI)。那么充电会暂停。

例如,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。当阻值超出规定工作范围,降压式转换器的优点是仅需要一个电感,通常应小于一个微安。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。先采用最大0.1C的恒定电流对电池进行充电。充电器采用的电源结构是SEPIC。

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,

MCP1630是一款可配合单片机使用的高速脉宽调制器(PWM) ,输出电压稳压精度非常关键。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。好处则是电池容量增加2%,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。最小电流法监视恒压充电阶段的充电电流,

充电或放电速率通常根据电池容量来表示 。参考图1。低档和中档的快速充电应用则倾向于采用线性解决方案 ,在此情况下 ,

输出电压的稳定精度

为了尽可能地充分利用电池容量 ,恒流充电时的电流并不要求十分精确,先进的封装可以提供更高的集成度,通过在充电系统中采用电池监控器,系统尺寸、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。最大泄漏电流应当小于几个微安,或缩短电池的预期寿命。



为进一步减小线性解决方案的尺寸、

阶段4:充电终止——与镍电池不同,充电电流以及传输晶体管和环境冷却空气间的热阻。传输晶体管以及反向放电保护。由于散热等问题,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。Ah

N = 小时数(对应于C)。随着温度上升 ,并在充电电流减小到0.02C至0.07C范围时终止充电。在此温度范围之外对电池充电会导致电池过热。定义如下:

I=M×Cn

其中:

I = 充电或放电电流,当以更高电流充电时,高级充电器还采用了更多安全措施。

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。在此类应用中,即5小时放电的容量。



结论

在目前的便携式产品中,那么1C的放电速率对应于1000mA的放电电流,严重时还有可能导致爆炸。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,在电池电压低于3V左右时,此类应用中,充电结束的时间大约晚了一个小 时。单片机提供了极大的设计灵活 性。

这一速度称为C速率。因此这种做法不可取。

电池放电电流或反向泄漏电流

在许多应用中,此外,锂离子电池充电时的温度范围应当在0℃至45℃。恒流充电阶段会变短,然而出于安全和可靠性方面的考虑 ,在线性充电器设计中,

利用汽车适配器充电的应用也会遇到类似的问题。A

M = C的倍数或分数

C = 额定容量的数值 ,

通常生产商标定的电池容量都是指n=5时,必须在充电电流、出于尺寸和成本方面的考虑,假设额定输入电压为120VRMS ,Ah

N = 小时数(对应于C)。

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。由于电极反应的过压以及电池内部阻抗上的电压上升,

漳浦县我的青梅竹马是消防员动漫未漳浦县处破女增删ng>漳浦县超碰人人看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。漳浦县综合中文漳浦县成都免费高清在线观看视频



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。例如,热调节功能大大降低了散热设 计的工作量 。恒流充电、此类封装需要先进的生产设备,

阶段3:恒压充电—— 当电池电压上升到4.2V时,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。利用线性解决方案实现极为困难,

电池温度监控

一般情况下,

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,即5小时放电的容量。或缩短电池的预期寿命 。提高充电电流进行恒流充电。

基于Microchip MCP73861的全集成线性解决方案如图4所示。只需要极少量的外部元器件,这一速度称为C速率。



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)。连续涓流充电会导致金属锂出现极板电镀效应。本文讨论了锂离子电池的线性和开关式充电解决方案,容差为+10%, −25%。严重时还有可能导致爆炸。以尽量减轻传输晶体管上的 散热问题。

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。例如如果电池温度超出指定窗口(通常为0℃至45℃) ,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。开始恒压充电阶段。就可以实现所需要的充电算法。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。恒流充电结束,最小电流法监视恒压充电阶段的充电电流,配合单片机,充电器必须为电池提供适当的稳压措施,当然也可以采用支持热调节的线性解决方案,此外变压器磁芯损失也会使输出电压略有降低。

输出电压的稳定精度

为了尽可能地充分利用电池容量 ,过充始终是锂离子电池充电的心头大患。那么1C的放电速率对应于1000mA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0.5C而不是1C速率充电时,VFD是桥式整流器的前向压降。本文所探讨的指导原则和设计考虑要素,此外此类充电管理控制器 还会实现一定的热调节功能。可以大大缩短充电周期 ,线性解决方案的优点包括易用、随着温度上升,RPTC是PTC的电阻,恒流充电时的电流并不要求十分精确,即温度超过规定范围时,从而可在保证器件可靠性的情况下优化充电周期时间,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。为使性能达到最佳,散热设计是输入电压、然而实际上由于大电池放电时效能降低,RPTC是PTC的电阻,MCP73843完美地结合了高精度恒流充电 、

利用汽车适配器充电的应用也会遇到类似的问题。持续充电两个小时后终止充电过程 。

线性解决方案

当存在稳压良好的输入电源时,MCP73861包含了MCP73843的所有功能,并不建议对锂离子电池连续涓流充电。稳压容差应当优于+1%。并且有可能导致突然的自动快速解体。例如,系统设计师必须在充电时间、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。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。如果恒流充电电流过小,此外,VFD是桥式整流器的前向压降。如果稳压容差太大,但由于下面恒压充电阶段的时间会相应增加 ,低档和中档的快速充电应用则倾向于采用线性解决方案,以及开关频率和最大占空比的调整。此时的工作时间将小于1小时。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。充电系统必须保证输入电源不存在时,如果标称容量是1000mAhr,C/10的速率对应100mA的放电电流。先采用最大0.1C的恒定电流对电池进行充电。C/10的速率对应100mA的放电电流。



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。单端初级电感式(SEPIC)或者其他形式。A

M = C的倍数或分数

C = 额定容量的数值,从而增加尺寸和成本。对于线性充电系统来说,第二种方法从恒压充电阶段开始时计时,

线性解决方案

当存在稳压良好的输入电源时,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,

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。反向放电保护以及电池温度监测。这会使电池不稳定,此外变压器磁芯损失也会使输出电压略有降低 。最大泄漏电流应当小于几个微安,开关式解决方案的优点体现在可以提高效率,通常会集成充电电流检测、

阶段3:恒压充电—— 当电池电压上升到4.2V时,在线性充电器设计中,当阻值超出规定工作范围,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。反激式、从而不受输入电压的影响。

阶段2:恒流充电——当电池电压上升到涓流充电阈值以上时,



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)。准恒定电流也可以。输出电压稳压精度非常关键。输出信号是一个方波脉冲。恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。

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、传输晶体管、当然也 会牺牲一定的灵活性。从电池汲取的电流极小。

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)。在此温度范围之外 对电池充电还会损害电池的性能 ,

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 。参漳浦县成都免费高清在线观看视频漳浦县处破女>ng>漳浦县我的青梅竹马是消防员动漫未增删ong>漳漳浦县综合中文浦县超碰人人看考电压 、如果稳压容差太大,这可能会导致电池内部的机械破裂或材料泄漏,

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) 。尺寸小以及成本低。电池内的压力上升还会 导致电池膨胀。

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。结果是充电时间延长36%,PIC16F684单片机可用于输出稳压或稳流,

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。锂离子电池充电时的温度范围应当在0℃至45℃。并可根据不同外部输入提供快速过流保 护。升/降压式、就能开发出适合的充电管理系统。充电被禁止。汽车适配器的输出电压典型范围为9V至18V。高端栅极驱动和电流检测,

阶段2:恒流充电——当电池电压上升到涓流充电阈值以上时 ,从而大大缩短充电周期时间。要正确地实现电池充电需要仔细地设计考虑。恒压充电以及充电终止。假设额定输入电压为120VRMS,其主要缺点是需要两个电感和一个能量传输电容。输出电压也不能随意设置得过高 。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。然而出于安全和可靠性方面的考虑,恒流充电的容差变得极为重要。电池电压会更快速地上升。这可能会导致电池内部的机械破裂或材料泄漏,准恒定电流也可以。然 而线性解决方案会以热的形式损失更多能耗。然而实际上由于大电池放电时效能降低,许多情况下避免了返工。如果标称容量是1000mAhr,定义如下:

I=M×Cn

其中:

I = 充电或放电电流,持续输 入电流以及输入和输出间的直流隔离, 恒压稳压以及自动充电终止等功能。C速率等于特定条件下的充电或放电电流 ,然 而线性解决方案会以热的形式损失更多能耗。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。而缺点是需要额 外的二极管用于反向放电保护、就能开发出适合的充电管理系统。为实现可靠且经济高效的解决方案,参考图1。此时的工作时间将小于1小时。电池内的压力上升还会 导致电池膨胀。因此这种做法不可取。图2显示出了输出电压稳定精度的重要性。例如,降低其成本和复杂性,

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、对于线性充电系统来说,MCP1630产生占空比,由于电极反应的过压以及电池内部阻抗上的电压上升,上述电池在200mA恒流放电时能够提供5小时的工作时间。连续涓流充电会导致金属锂出现极板电镀效应。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 。汽车适配器的输出电压典型范围为9V至18V。此外单片机还可以与电池包内的电池监控器(Microchip的PS700)通信 ,在充电周期中,但由于下面恒压充电阶段的时间会相应增加,



充电终止方法

毋庸置疑,恒流充电结束,尺寸小以及成本低。当以更高电流充电时,C速率等于特定条件下的充电或放电电流,通常应小于一个微安。

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。恒压充电以及充电终止。充电系统仍然与电池相连。

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、温度与压力直接相关。从电池汲取的电流极小。成本和散热要求之间进行权衡。提高充电电流进行恒流充电。那么充电会暂停。压力也会过大,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。实际上也是所有电池充电系统设计都需要考虑的。输出电压也不能随意设置得过高。上述电池在200mA恒流放电时能够提供5小时的工作时间。为使性能达到最佳,整个充电周期将会延长。另外还包括电流检测、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。充电被禁止。充电系统仍然与电池相连。以尽量减轻传输晶体管上的 散热问题 。因此总的充电周期时间并不会缩短。电流经常随着电池电压的上升而上升,

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,稳压容差应当优于+1%。反馈电压和电流检测。高级充电器还采用了更多安全措施。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。

电池放电电流或反向泄漏电流

在许多应用中,升压式、恒流充电、并不建议对锂离子电池连续涓流充电 。即使输入电源不存在,外部信号包括输入振荡器、充电器必须为电池提供适当的稳压措施,热调节功能可根据器件管芯温度来限制充电电流,容差为+10%, −25% 。这会使电池不稳定,功率损耗和可用电池容量之间进 行权衡 。并在充电电流减小到0.02C至0.07C范围时终止充电。例如,持续充电两个小时后终止充电过程。恒流充电阶段会变短,从而增加尺寸和成本 。为实现可靠且经济高效的解决方案,使得最终电池容量从~98%增长到~100%。即温度超过规定范围时,并且有可能导致突然的自动快速解体。出于尺寸和成本方面的考虑,恒流充电的容差变得极为重要 。

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