鋰電池三段式簡單充電電路,Li-Ion battery charger

鋰電池三段式簡單充電電路,Li-Ion battery charger

博客里有位朋友panic 寫了一篇他自己做的關(guān)于鋰電池的2段式充電電路，我也在做，不過是三段的，不論誰先誰后，只作為各自制作過程中的經(jīng)驗(yàn)交流用吧，回帖多了就把我的想法和基本線路構(gòu)造說一說，并把我回過的有關(guān)的帖子歸一歸類，有用的朋友看了也方便一點(diǎn)，自己也方便了。

剛開始的電路構(gòu)思是：

1. 我用一片339（電壓比較）和一片393（狀態(tài)指示）再加上431（基準(zhǔn)）組成了三段式的2S鋰電池充電電路（18650鋰電池，4節(jié)，2并2串組成8.4V電池組，外帶一片2S的保護(hù)板），預(yù)充和涓充都為1/20C電流（可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定相關(guān)的電阻值），標(biāo)準(zhǔn)充電為1/10C--1/8C，另外還設(shè)了一擋手動(dòng)選擇的中速充電，充電電流與標(biāo)準(zhǔn)充電電流是一樣的，只是疊加在標(biāo)準(zhǔn)充電上，預(yù)充和涓充時(shí)的電流不變，原來切換到標(biāo)準(zhǔn)充電時(shí)變成了標(biāo)準(zhǔn)充電+中速充電（兩倍的標(biāo)準(zhǔn)充電電流）。電流的取樣和大小變化是靠切換限流取樣電阻的阻值大小來實(shí)現(xiàn)的（比較器的參考基準(zhǔn)電壓不變），控制管用MOS，型號(hào)是T70N03，Ron只有6毫歐，壓降可以幾乎不計(jì)，精度可以控制在+/-5-10mA左右并且設(shè)有溫度補(bǔ)償電路，充電時(shí)5.6V-7.5V為預(yù)充、7.5V-8.3V為標(biāo)準(zhǔn)充電或中速充電、8.3-8.45為涓充，充滿后用繼電器切斷電池與充電器的連接。指示燈用三腳RG的雙色LED，電路的原型已經(jīng)搭出來了現(xiàn)在在測試性能，準(zhǔn)備用LM3915來做10段電量顯示。 電源是用TOP232Y做的，輸出電壓8.5V1.2A，CC/CV結(jié)構(gòu)，控制IC：LM358+TL431 。CC/CV的控制方式是直接將電流的控制信號(hào)反饋給TOP,由TOP輸出電壓的變化及限流取樣電阻上的電壓反饋信號(hào)來恒流.并始終保持電源的輸出電壓=電池兩端的電壓+限流取樣電阻上的壓降(不論充電電流大小,該電壓始終為0.1V+/-0.01V),直到電池充滿,并切斷電池與電源的連接.

補(bǔ)充：后來電壓比較用了LM358，目的是為了更好的配合外圍的充電狀態(tài)指示電路，因?yàn)長M358有電流驅(qū)動(dòng)能力，而339/393只有拉電流，外圍電路的比配比較麻煩，只是LM393/339的控制精度要比358來得高，畢竟是專用的電壓比較器，358的控制精度問題只有提高電阻的分壓精度來實(shí)現(xiàn)了。

2. 在我的電路里MOS管是控制限流取樣電阻的并聯(lián)阻值的,現(xiàn)在測試電路的參數(shù)為:預(yù)充和涓充其實(shí)是一樣的,電阻用了1歐1/4W,電壓比較器上的基準(zhǔn)電壓0.11V,對應(yīng)電流0.11A(電阻的阻值由偏差時(shí)電流大約0.1A),功耗0.0121W,當(dāng)控制電路要提高電流時(shí)(標(biāo)準(zhǔn)充電),MOS管飽和(T70N03,30V70A,Ron:3毫歐)并聯(lián)上一個(gè)0.5歐的電阻,此時(shí)限流電阻的阻值為0.33歐,對應(yīng)電流0.33A,功耗0.0363W,當(dāng)充電電流設(shè)到中速時(shí),此時(shí)限流電阻的阻值為0.2歐,對應(yīng)電流0.55A,功耗0.0605W,中速充電的控制與標(biāo)準(zhǔn)充電的控制電路、取樣電阻是一樣的,所以消耗在電阻及MOS管上的功耗很小，可以忽略不計(jì)，所以相對效率也就提高了，由于我的電池電流小只有1800mAh/節(jié),并聯(lián)后也只有7.4V3600mAh，所以沒有測試更大的電流，但我的電源最大輸出電流可以上到2.5A（變壓器是EFD20，TOP232Y的最大輸出功率為25W），我可以采用電子負(fù)載來測試更大電流時(shí)的參數(shù)，但也是短時(shí)間的，畢竟原來的設(shè)計(jì)最大功率只要6W就足夠了。

3. 我現(xiàn)在的電路問題是充電過程中如何利用一個(gè)雙色紅綠LED、一個(gè)白色的LED和一個(gè)蘭色的LED更好的更明了的指示充電狀態(tài)：預(yù)充（橙色）、標(biāo)準(zhǔn)（綠色）/中速（綠色加白色）、浮充（蘭色）、停止（紅色），三段控制用的是2片LM358，3/4的運(yùn)放作為CC/CV的比較和轉(zhuǎn)換，1/4作為充電繼電器的延時(shí)切斷控制。電量指示原來想用LM3915N做10段顯示的，但是后來發(fā)現(xiàn)它的電壓比較不是線性的，故只有用兩片LM339做7段電量顯示，余下的1/8比較器做停止充電顯示（6-8.4V串聯(lián)分壓比的電阻值算的我要命，都用到方程式了，要知道數(shù)學(xué)是我的絕對弱項(xiàng)），串聯(lián)分壓比的電阻值算出來后都是非標(biāo)的，于是就買了8個(gè)3382的精密多圈可調(diào)電阻來做（7個(gè)1K和1個(gè)47K，對地衰減電阻是固定的10K）電路現(xiàn)在正在調(diào)試的尾端，等電路確定下來就準(zhǔn)備將電路搬到PCB的圖紙上面去了。

4. 還有一個(gè)問題始終得不到很好的解決，就是電源的開關(guān)電路，本來想用單輕觸鍵+MOS的電路來實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)的，但是電路會(huì)因?yàn)榘存I的時(shí)間長短而出現(xiàn)間歇振蕩，而控制電路又是單片機(jī)的，電源電壓不穩(wěn)定會(huì)引起復(fù)位不良而導(dǎo)致死機(jī)，以至于現(xiàn)在我都想直接用一個(gè)耐撥的小開關(guān)直接控制MOS的通與斷了，反正電池接有保護(hù)電路板，輸出過流、欠壓都會(huì)自動(dòng)關(guān)閉的。

設(shè)想：如果上述的三段式簡易充電的電路工作穩(wěn)定的話，實(shí)際上可以通過多檔位的選擇開關(guān)來選擇充電電池的電壓和充電電流，再配以寬范圍、大電流可調(diào)的串聯(lián)式的DC-DC電源，那樣的話這個(gè)電路就是一個(gè)寬范圍、多選擇的充電器了。