鋰電池充電電路設(shè)計(jì)

目前市面上的充電管理IC，都是按照充電電池的充電特性來(lái)設(shè)計(jì)的。充電電池根據(jù)充電介質(zhì)不同，分為鎳氫電池，鋰電池等。由于鋰電池沒(méi)有記憶效應(yīng)，所以目前在各種手持設(shè)備和便攜式的電子產(chǎn)品中，都采用鋰電池供電。

1.涓流充電階段。（在電池過(guò)渡放電，電壓偏低的狀態(tài)下）3.0V以下。鋰電池內(nèi)部的介質(zhì)會(huì)發(fā)生一些物理變化，致使充電特性變壞，容量降低等。在這個(gè)階段，只能通過(guò)涓涓細(xì)流緩慢的對(duì)鋰電池充電，是鋰電池內(nèi)部的電介質(zhì)慢慢的恢復(fù)到正常狀態(tài)。2.恒流充電階段。（電池從過(guò)放狀態(tài)恢復(fù)到了正常狀態(tài)）IC外部的一個(gè)引腳外接一個(gè)電阻來(lái)決定。阻值大小則根據(jù)充電管理IC的datasheet上的公式來(lái)計(jì)算。3．恒壓充電階段（已經(jīng)充滿(mǎn)85%以上，在慢慢的進(jìn)行補(bǔ)充）在鋰電池的電容量達(dá)到了85％時(shí)候（約值），必須再次進(jìn)入慢充階段。使電壓慢慢上升。最終達(dá)到鋰電池的最高電壓4.2V。BAT的引腳輸出，這個(gè)BAT是連接到鋰電池端的。同時(shí)這個(gè)引腳也是鋰電池電壓檢測(cè)引腳。鋰電池充電管理IC通過(guò)檢測(cè)這個(gè)引腳來(lái)判斷電池的各個(gè)狀態(tài)。圖一A210電源供電圖5V通過(guò)D2送到開(kāi)關(guān)SW2,同時(shí)通過(guò)充電管理ICMCp73831來(lái)送到鋰電池。SW2的左邊點(diǎn)電壓為5V－0.7V=4.3V。由于鋰電池的電壓不管在充滿(mǎn)電或者非充滿(mǎn)狀態(tài)的時(shí)候，都低于SW2左邊點(diǎn)電壓4.3V。所以D1是截止的。充電管理IC正常對(duì)鋰電池充電。D2和D1,后級(jí)LDORT9193直接接在BAT引腳輸出上，則會(huì)是充電IC在通電的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生誤判。會(huì)出現(xiàn)接上5V的外接電源，但是鋰電池不會(huì)進(jìn)行充電，充電管理IC的LED燈指示也不對(duì)。后級(jí)負(fù)載LDO也不會(huì)得到正常的輸入電壓（輸入電壓很?。?。在這種情況下，只要將充電管理IC的電壓輸入腳直接對(duì)BAT引腳短路連接一下，所有狀態(tài)又正常，充電能進(jìn)行，后級(jí)負(fù)載LDO工作也正常。IC在接上電的瞬間，要檢測(cè)BAT的狀態(tài)，將LDO的輸入引腳也連接到了BAT和鋰電池正極連接的支路中，會(huì)影響到BAT引腳的工作狀態(tài)，致使充電管理IC進(jìn)入了涓流充電階段。將BAT引腳和充電管理IC的電壓輸入短路連接一下，使BAT引腳的電壓強(qiáng)制性的升高，使充電管理IC判斷為鋰電池進(jìn)入了恒流充電階段，所以輸出大電流。能夠驅(qū)動(dòng)后級(jí)負(fù)載LDO等。------------------------------------------------------------------------------------------------------D1和D2要選用壓降小的二極管。如鍺二極管，肖特基二極管，MOSFET開(kāi)關(guān)管。在需要電池切換的設(shè)計(jì)中，具有10mV正向壓降、沒(méi)有反向漏電流的二極管是設(shè)計(jì)人員的一個(gè)“奢求”。但到目前為止，肖特基二極管還是最好的選擇，它的正向壓降介于300mV到500mV之間。但對(duì)某些電池切換電路，即使選擇肖特基二極管也不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于一個(gè)高效電壓轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，節(jié)省下來(lái)的那部分能量可能會(huì)被二極管的正向壓降完全浪費(fèi)掉。為了在低電壓系統(tǒng)中有效保存電池能量，應(yīng)該選擇功率MOSFET開(kāi)關(guān)替代二極管。采用SOT封裝、導(dǎo)通電阻只有幾十毫歐的MOSFET，在便攜產(chǎn)品的電流級(jí)別下可以忽略其導(dǎo)通壓降。MOSFET來(lái)切換電源，最好對(duì)二極管導(dǎo)通壓降、MOSFET導(dǎo)通壓降和電池電壓進(jìn)行比較，把壓降與電池電壓的比值看作效率損失。例如，把一個(gè)正向壓降為350mV的肖特基二極管用來(lái)切換Li+電池（標(biāo)稱(chēng)值3.6V），損失則為9.7%，如果用來(lái)切換兩節(jié)AA電池（標(biāo)稱(chēng)值2.7V），損失為13%。在低成本設(shè)計(jì)中，這些損失可能還可以接受。但是，當(dāng)使用了高效率的DC-DC時(shí)，就要權(quán)衡DC-DC的成本和把二極管升級(jí)為MOSFET帶來(lái)的效率改善的成本。MOSFET，還要考慮到產(chǎn)品上所用電池的放電特性。鋰電池的放電特性如下：,鋰電池在常溫狀態(tài)下,消耗了90%的電量的時(shí)候,電壓還是會(huì)保持在3.5V左右,選擇一個(gè)好點(diǎn)的LDO器件.那么在3.5V的時(shí)候,輸出電壓還是會(huì)穩(wěn)定在3.3V.LDORT9193來(lái)看,負(fù)載電阻在50歐姆,負(fù)載電流60mA的時(shí)候,輸入電壓和輸出電壓關(guān)系如下表所示:

2.8V2.65V3.4v3.3V4.0V3.0V

,即使是鋰電池消耗了90%的電量的時(shí)候,LDO的輸出端依然可以穩(wěn)定輸出3.3V.從圖一A210的供電電路分析,加上硅二極管D1以后,LDO輸入電壓=3.5---0.7V=2.8V.這樣只要模塊燒錄可以在2.4V左右工作的程序,硅二極管也可以在此電路中使用了.,從電路性能上來(lái)考慮,使用鍺二極管或者肖特基二極管是最好的選擇.具體采用什么電路設(shè)計(jì),還需要根據(jù)自己的產(chǎn)品其他電路工作電壓范圍和特性,成本等幾方面考慮了。