工程师笔记--锂电池充电芯片小结
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最近一个项目又用到锂电池了,从业5年来这已经是第三个项目需要电池供电了。以前做遥控钥匙的时候没什么概念,都是按照原来的项目评估,指定纽扣电池,2年以上的使用时间。后来第二个项目,我主要负责射频单板,对于供电部分也就没这么关心,直到最近开始了我的新设计,把新了解到的内容做个总结,方便以后查阅!
1. 为什么会有磷酸铁锂、钴酸锂、亚锰酸锂的电池?
锂的化学性质非常活跃,很容易燃烧,为了缓解锂离子电池的危险,加入了如钴、锰、铁等能抑制锂元素活跃的成份,降低锂离子电池的危险性。
2. 18650电池
标称电压3.6V,充电电压4.1V,最大终止充电电压4.2V,最小放电终止电压2.75V,高于或低于这个电压容易导致电池容量严重下降乃至报废。
3. 锂聚合物电池
最大的特点就是可以做成自己想要的形状,标称电压3.7V,充电电压4.2V,最大终止充电电压4.2V,最小放电终止电压2.75V,高于或低于这个电压容易导致电池容量严重下降乃至报废。
4. 线性充电
线性充电芯片采用LDO电路架构,输入电流等于输出电流,刚开始充电式压差最大,功率损耗最多,损耗转换成热量,因此芯片散热面积需加大,推荐充电电流小于1A,不过设计简单,转换效率偏低。
BQ24040属于TI用的比较多的线性充电芯片了,最大1A的充电电流(一般500mA差不多了),典型应用电路如下图。
5.开关充电
开关充电芯片采用降压BUCK架构,转换效率高,芯片热量堆积少,一般充电电流可以做到1A以上,不过设计相对复杂。
最近正好在用开关式充电芯片MP2615GQ,下图是2节4.2V锂电池的应用电路和官方DEMO板。
6. CC-CV充电
如上图所示,首先进行电压判断,CC-CV充电步骤如下:
第一步:判断电压<3V,要先进行预充电,0.05C电流--涓流充电;
第二步:判断 3V<电压<4.2V,恒流充电,0.2C~1C电流--恒流充电;
第三步:判断电压>4.2V,恒压充电,电压为4.20V,电流随电压的增加而减少,直到充满。
以MP2615GQ为例,当CTMR=0.47uF,涓流充电30分钟,CC-CV充电2.95小时。如过在这段时间内充电电流达到C/10时,充电指示灯亮,电池充满;如果3.5小时以内没有充满,过了3.5小时则停止充电。
7. 充电停止方式
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计时器Timer,通过电容充电控制时间 ;
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电流检测法,一般检测到充电电流小于C/10时终止;
8. 充电路径管理
我做的项目都是无充电路径管理的,系统电压总是等于电池电压,充电时电流一部分给电池充电,一部分给系统供电,所以必须在中间加个电源开关,如果没有的话,当系统电流大于停止电流C/10时,电池永远不会停止充电。