LiFePO4電池充電器電路圖分析

磷酸鐵鋰 LiFePO4 或 Li-Fe電池是最新一代的鋰離子電池，因其高放電電流、安全性等特點(diǎn)而受到電子愛好者的歡迎，并且是所有電池類型中毒性最小的。此外，由于制造它們所涉及的化學(xué)成分，這些電池更安全。它含有非常穩(wěn)定的磷酸鹽成分，因此可以實(shí)現(xiàn)更長的電池壽命。然而，最新一代的鋰電池是不易燃的，能夠承受極端條件。在本文中，我們將討論DIY LiFePO4 電池充電器電路，即可以使用易于獲得的電子元件制作這種簡單的充電器電路。

LiFePO4電池充電器電路的電路說明

LiFePO4 電池充電器電路（圖 1）圍繞運(yùn)算放大器 LM358、PNP 晶體管 S8550、二極管 （1N4007）
和其他一些無源元件（如電阻器、電容器等）設(shè)計(jì)。

這里使用運(yùn)算放大器 LM358 是因?yàn)樗源笾绷麟妷涸鲆?、大輸出?ut 電壓邏輯擺幅 （VLS）
而聞名，并且具有適用于單電源和雙電源的各種電源。運(yùn)算放大器在比較器模式下使用，它將電池的電壓輸出與電源電壓進(jìn)行比較。PNP 晶體管 T1
充當(dāng)開關(guān)，僅在待充電電池的電壓低于預(yù)定義電壓時(shí)才打開。晶體管T1的開關(guān)動(dòng)作由運(yùn)算放大器控制。晶體管的輸出電壓通過二極管D1。二極管D1有兩個(gè)作用，一個(gè)是阻止電流從電池流向電路，另一個(gè)是將電壓降至特定水平。

該電路由三個(gè) LED、兩個(gè)紅色 LED 和一個(gè)彩色 LED 組成。發(fā)光的 LED1（紅色）表示電池正在充電，而發(fā)光的
ED2（綠色）表示電池已充滿電。發(fā)光的 LED3（紅色）表示電路可用電源。

電阻器 R7 與電阻器 R8 相結(jié)合，提供從電池到使用運(yùn)算放大器 LM358 構(gòu)建的比較器電路的同相輸入（引腳 3）的基準(zhǔn)電壓。電阻 R6 與
LED3（電源 LED）組合時(shí)，為運(yùn)算放大器 LM358 的反相輸入（引腳 2）提供固定基準(zhǔn)電壓。

該電路設(shè)計(jì)為單節(jié)LiFePO4 （3.2V）充電器，預(yù)期輸出為3.6 V。

電路的工作

當(dāng)要充電的電池連接到 BUC 時(shí)，運(yùn)算放大器從電池獲得電壓到其同相端子。在反相輸入端（引腳 2）提供固定基準(zhǔn)電壓，在同相輸入端（引腳
3）提供來自電池的信號(hào)電壓。同相端子上的電壓是可變的，取決于電池電壓

情況1：電池未充滿電時(shí)：

當(dāng)同相輸入端的電壓小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出變?yōu)榈碗娖?，從而進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)晶體管T1處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此，電池開始充電，LED1 變?yōu)榱疗稹?/p>

案例2：電池充滿電時(shí)：

當(dāng)同相端子的電壓大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出變?yōu)楦唠娖?，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)晶體管T1處于OFF狀態(tài)，結(jié)果，充滿電的指示燈LED（LED2）開始發(fā)光。電池不會(huì)有電壓，因?yàn)殛枠O的電壓低于二極管陰極的電壓。

在設(shè)計(jì)此電路時(shí)，我們必須確保元件值必須等于元件列表。輸出時(shí)，可以更改電阻值（R2、R7 和 R8）。

因此，該電路提供 3.6 V @ 250 mA 的輸出，適用于高達(dá) 3.2 V @ 2500 mAH 的電池。

我們可以注意到這一點(diǎn)，LED1，指示充電的 LED
可能會(huì)閃爍，這可能是由于比較器造成的，事實(shí)確實(shí)如此。因此，為了排除此類問題，可以使用具有遲滯的比較器IC。

PCB圖

LiFePO4電池充電器電路的PCB圖是使用Altium Designer設(shè)計(jì)的。圖 3 顯示了焊料側(cè)，而圖 4 顯示了 PCB
圖的元件側(cè)。焊錫側(cè)和元件側(cè)PCB的實(shí)際尺寸可以從下面給出的鏈接下載。

為了電池安全，建議使用質(zhì)量良好的支架，對(duì)于長期使用，還建議使用令人滿意的 LiFeO4 電池充電器外殼。

完成整個(gè)施工后，我們提供由 USB 端口、穩(wěn)壓電源或 USB 電源適配器供電的穩(wěn)定 DC 5 V 電源。如果我們的電路制造正確，則 LED2 和
LED3 會(huì)亮起。現(xiàn)在，當(dāng)電壓表連接到電池座 CON2 上時(shí)，可以看到接近 3.6 V 的直流電壓值。然后，將放電的 LiFeO4 電池放入其支架后，我們看到
LED1 會(huì)亮起，表示電池開始充電。