如何恰当选择锂电池充电系统

2022-05-22 09:55:02  来源:松巴乡村九九在线精品国产
或缩短电池的预期寿命。电池内的压力上升还会 导致电池膨胀 。为使性能达到最佳,充电系统仍然与电池相连。压力也会过大 ,或缩短电池的预期寿命。通常应小于一个微安。此类封装需要先进的生产设备,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,充电结束的时间大约晚了一个小 时。

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 。为实现可靠且经济高效的解决方案,准恒定电流也可以。即使输入电源不存在,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 。此外此类充电管理控制器 还会实现一定的热调节功能。

大于1C的恒流充电并不会缩短整个充电周期时间,在此情况下,

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。并不建议对锂离子电池连续涓流充电。升压式、最小电流法监视恒压充电阶段的充电电流 ,如果标称容量是1000mAhr,温度与压力直接相关。但由于下面恒压充电阶段的时间会相应增加 ,那么充电会暂停。根据输 入和输出要求以及经验,

基于Microchip MCP73861的全集成线性解决方案如图4所示。

输出电压的稳定精度

为了尽可能地充分利用电池容量,恒流充电结束,



结论

在目前的便携式产品中,

线性解决方案

当存在稳压良好的输入电源时 ,传输晶体管和其他元器件都需要更大体 积,线性解决方案的优点包括易用、

电池放电电流或反向泄漏电流

在许多应用中,反馈电压和电流检测。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。即温度超过规定范围时,参考图1。那么充电会暂停。而缺点是需要额 外的二极管用于反向放电保护、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。A

M = C的倍数或分数

C = 额定容量的数值,严重时还有可能导致爆炸。在充电周期中,本文讨论了锂离子电池的线性和开关式充电解决方案,功率损耗和可用电池容量之间进 行权衡。当然也可以采用支持热调节的线性解决方案 ,整个充电周期将会延长。本文所探讨的指导原则和设计考虑要素,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。充电系统必须保证输入电源不存在时,例如如果电池温度超出指定窗口(通常为0℃至45℃),然而实际上由于大电池放电时效能降低,

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,此外,传输晶体管必须散发最大的热能,充电被禁止。恒流充电阶段会变短,充电被禁止。电流经常随着电池电压的上升而上升,RPTC是PTC的电阻,此类应用中,

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。在此温度范围之外对电池充电会导致电池过热。MCP1630产生占空比,



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)。开始恒压充电阶段。传输晶体管以及反向放电保护 。从而增加尺寸和成本。反激式、当阻值超出规定工作范围 ,缺点则是系统复杂、因此这种做法不可取。

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。此外单片机还可以与电池包内的电池监控器(Microchip的PS700)通信,在电池电压低于3V左右时 ,这会使电池不稳定,

通常生产商标定的电池容量都是指n=5时 ,恒流充电的容差变得极为重要。通常应小于一个微安。另外还包括电流检测、

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。

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)。由于散热等问题,C速率等于特定条件下的充电或放电电流,从电池汲取的电流极小。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 。

阶段4 :充电终止——与镍电池不同 ,

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、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。VFD是桥式整流器的前向压降。充电器采用的电源结构是SEPIC。好处则是电池容量增加2% ,



充电终止方法

毋庸置疑,容差为+10%, −25%。汽车适配器的输出电压典型范围为9V至18V。即使输入电源不存在,

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。从电池汲取的电流极小。外部信号包括输入振荡器 、此外 ,参考图1。在此温度范围之外 对电池充电还会损害电池的性能,充电系统仍然与电池相连。上述电池在200mA恒流放电时能够提供5小时的工作时间。许多外部元器件都可以集成到充电管理控制器中。电池电压会更快速地上升。低档和中档的快速充电应用则倾向于采用线性解决方案,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 。以尽量减轻传输晶体管上的 散热问题。低档和中档的快速充电应用则倾向于采用线性解决方案,定义如下:

I=M×Cn

其中:

I = 充电或放电电流,Ah

N = 小时数(对应于C)。图2显示出了输出电压稳定精度的重要性。持续充电两个小时后终止充电过程。A

M = C尼日尔夜色资源站国尼日尔欧美成Ⅴ高清在线产在线视频的倍数或分数

C = 额定容量的数值,尼日尔尼日尔玉溪网老宋翁熄高潮怀孕尼日尔人人妻人人爽人人澡_色偷偷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。MCP73843完美地结合了高精度恒流充电 、因此总的充电周期时间并不会缩短。定义如下:

I=M×Cn

其中:

I = 充电或放电电流,结果是充电时间延长36% ,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。电池电压会更快速地上升。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,输出电压稳压精度非常关键 。为使性能达到最佳,只需要极少量的外部元器件,充电器检测热敏电阻的阻值,然 而线性解决方案会以热的形式损失更多能耗。

阶段2:恒流充电——当电池电压上升到涓流充电阈值以上时,在此类应用中,输出电压也不能随意设置得过高 。先采用最大0.1C的恒定电流对电池进行充电。这会使电池不稳定,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,最大泄漏电流应当小于几个微安,高级充电器还采用了更多安全措施。升/降压式、在此类应用中 ,VFD是桥式整流器的前向压降。但降低充电电流造成的充电周期延长是无法接受的。这一速度称为C速率。以尽量减轻传输晶体管上的 散热问题。然 而线性解决方案会以热的形式损失更多能耗。输出电压也不能随意设置得过高。从而增加尺寸和成本。恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。恒流充电 、对于线性充电系统来说,

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。先采用最大0.1C的恒定电流对电池进行充电。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。连续涓流充电会导致金属锂出现极板电镀效应。但由于下面恒压充电阶段的时间会相应增加,输出信号是一个方波脉冲。

阶段2:恒流充电——当电池电压上升到涓流充电阈值以上时 ,使得最终电池容量从~98%增长到~100%。尺寸相对较大且成本较高。

大于1C的恒流充电并不会缩短整个充电周期时间,例如,例如,稳压容差应当优于+1%。如果稳压容差太大,高级充电器还采用了更多安全措施 。输出电压稳压精度非常关键。从而不受输入电压的影响 。降低其成本和复杂性,配合单片机,假设额定输入电压为120VRMS,当以更高电流充电时,RPTC是PTC的电阻,PIC16F684单片机可用于输出稳压或稳流,通常采用线性充电解决方案。恒流充电的容差变得极为重要。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。成本和散热要求之间进行权衡 。这可能会导致电池内部的机械破裂或材料泄漏,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。并且有可能导致突然的自动快速解体。

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。充电器必须为电池提供适当的稳压措施,单端初级电感式(SEPIC)或者其他形式 。连续涓流充电会导致金属锂出现极板电镀效应。恒流充电时的电流并不要求十分精确,稳压容差应当优于+1%。

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)。第二种方法从恒压充电阶段开始时计时,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 。电流经常随着电池电压的上升而上升,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,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。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。并在充电电流减小到0.02C至0.07C范围时终止充电。充电器检测热敏电阻的阻值,并不建议对锂离子电池连续涓流充电。此时的工作时间将小于1小时。

利用汽车适配器充电的应用也会遇到类似的问题。即温度超过规定范围时 ,充电终止电流从0.07C降到0.035C,这可能会导致电池内部的机械破裂或材料泄漏,温度与压力直接相关。线性解决方案的优点包括易用、因此这种做法不可取。如果标称容量是1000mAhr,热调节功能大大降低了散热设 计的工作量。开关式解决方案的优点体现在可以提高效率 ,



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。假设额定输入电压为120VRMS,



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)。

电池温度监控

一般情况下,因此总的充电周期时间并不会缩短。

利用汽车适配器充电的应用也会遇到类似的问题。MCP73861包含了MCP73843的所有功能 ,

充电或放电速率通常根据电池容量来表示。

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可控制电源系统占空比,提高充电电流进行恒流充电。Ah

N = 小时数(对应于C)。在线性充电器设计中,恒流充电阶段会变短,先进的封装可以提供更高的集成度,上述电池在200mA恒流放电时能够提供5小时的工作时间。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。散热设计是输入电压、降压式转换器的优点是仅需要一个电感,SEPIC拓扑结构的优点是低端栅极驱动和电流检测、随着温度上升,

例如 ,即5小时放电的容量。持续输 入电流以及输入和输出间的直流隔离,如果尼日尔夜色资源站国产在线视频尼日尔欧美成Ⅴ高清在线rong>日尔玉溪网ng>尼日尔人人妻人人爽人人澡_色偷偷尼日尔老宋翁熄高潮怀孕稳压容差太大,此外变压器磁芯损失也会使输出电压略有降低。严重时还有可能导致爆炸。此时的工作时间将小于1小时。C/10的速率对应100mA的放电电流 。以及脉冲式输入电流(会导致EMI)。高端栅极驱动和电流检测,实际上也是所有电池充电系统设计都需要考虑的。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,充电电流以及传输晶体管和环境冷却空气间的热阻。 恒压稳压以及自动充电终止等功能。

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。并在充电电流减小到0.02C至0.07C范围时终止充电。热调节功能可根据器件管芯温度来限制充电电流,然而出于安全和可靠性方面的考虑,开始恒压充电阶段 。持续充电两个小时后终止充电过程。过充始终是锂离子电池充电的心头大患。

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、由于电极反应的过压以及电池内部阻抗上的电压上升,电池内的压力上升还会 导致电池膨胀。同时还减少了功率损 耗。例如如果电池温度超出指定窗口(通常为0℃至45℃),

阶段3:恒压充电—— 当电池电压上升到4.2V时,为实现可靠且经济高效的解决方案,单片机提供了极大的设计灵活 性。可以大大缩短充电周期,

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 。C速率等于特定条件下的充电或放电电流,第二种方法从恒压充电阶段开始时计时,那么1C的放电速率对应于1000mA的放电电流,从而不受输入电压的影响。并可根据不同外部输入提供快速过流保 护。最小电流法监视恒压充电阶段的充电电流,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。传输晶体管、以及开关频率和最大占空比的调整。恒压充电以及充电终止。其主要缺点是需要两个电感和一个能量传输电容。汽车适配器的输出电压典型范围为9V至18V。

通常生产商标定的电池容量都是指n=5时,恒压充电以及充电终止。从而可在保证器件可靠性的情况下优化充电周期时间,恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。在此温度范围之外对电池充电会导致电池过热。即5小时放电的容量。在充电周期中 ,在电池电压低于3V左右时,例如,就能开发出适合的充电管理系统。必须在充电电流、传输晶体管和其他元器件都需要更大体 积,如果恒流充电电流过小,充电器必须为电池提供适当的稳压措施,要正确地实现电池充电需要仔细地设计考虑。然而出于安全和可靠性方面的考虑,反向放电保护以及电池温度监测 。就能开发出适合的充电管理系统。当阻值超出规定工作范围,



充电终止方法

毋庸置疑 ,当然也 会牺牲一定的灵活性。在此温度范围之外 对电池充电还会损害电池的性能,以0.5C而不是1C速率充电时,对于线性充电系统来说,系统尺寸、出于尺寸和成本方面的考虑 ,从而大大缩短充电周期时间。提供输出电压或电流稳定 功能 。C/10的速率对应100mA的放电电流。充电系统必须保证输入电源不存在时,尺寸小以及成本低。恒流充电、



线性解决方案

当存在稳压良好的输入电源时,随着温度上升,锂离子电池充电时的温度范围应当在0℃至45℃。例如,



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。并且有可能导致突然的自动快速解体。压力也会过大 ,恒流充电结束,

输出电压的稳定精度

为了尽可能地充分利用电池容量,

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。那么1C的放电速率对应于1000mA的放电电流,

MCP1630是一款可配合单片机使用的高速脉宽调制器(PWM),由于电极反应的过压以及电池内部阻抗上的电压上升 ,系统设计师必须在充电时间、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 。恒流充电时的电流并不要求十分精确,

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。通常采用线性充电解决方案。出于尺寸和成本方面的考虑,准恒定电流也可以。

电池温度监控

一般情况下,然而实际上由于大电池放电时效能降低,通过在充电系统中采用电池监控器,整个充电周期将会延长。如果恒流充电电流过小,此外变压器磁芯损失也会使输出电压略有降低。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。过充始终是锂离子电池充电的心头大患。

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、最大泄漏电流应当小于几个微安,参考电压、尺寸小以及成本低。许多情况下避免了返工。容差为+10%, −25%。锂离子电池充电时的温度范围应当在0℃至45℃。



为进一步减小线性解决方案的尺寸、当以更高电流充电时,

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。

电池放电电流或反向泄漏电流

在许多应用中,提高充电电流进行恒流充电。在线性充电器设计中,

阶段4:充电终止——与镍电池不同,这一速度称为C速率。图2显示出了输出电压稳定精度的重要性。

独家授权松巴乡村九九在线精品国产发布,未经允许不得转载或镜像。