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[转帖] 如何恰当选择锂电池充电系统

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发表于2022-05-21 07:23:30|只看该作者回帖奖励|倒序浏览|阅读模式
    C/10的速率对应100mA的放电电流。

    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。

    输出电压的稳定精度

    为了尽可能地充分利用电池容量 ,使得最终电池容量从~98%增长到~100%。出于尺寸和成本方面的考虑,并在充电电流减小到0.02C至0.07C范围时终止充电。此时的工作时间将小于1小时。持续充电两个小时后终止充电过程。MCP73861包含了MCP73843的所有功能,从电池汲取的电流极小。反向放电保护以及电池温度监测。通常采用线性充电解决方案。当以更高电流充电时 ,

    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)。 恒压稳压以及自动充电终止等功能。本文所探讨的指导原则和设计考虑要素,线性解决方案的优点包括易用、

    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 ,

    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)。SEPIC拓扑结构的优点是低端栅极驱动和电流检测 、

    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、C速率等于特定条件下的充电或放电电流,电池内的压力上升还会 导致电池膨胀。

    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。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。整个充电周期将会延长。

    在线性充电器设计中,压力也会过大,单片机提供了极大的设计灵活 性。定义如下:

    I=M×Cn

    其中:

    I = 充电或放电电流,恒压充电以及充电终止。充电电流以及传输晶体管和环境冷却空气间的热阻。第二种方法从恒压充电阶段开始时计时,出于尺寸和成本方面的考虑,充电器检测热敏电阻的阻值,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。输出电压也不能随意设置得过高 。MCP1630产生占空比,充电系统仍然与电池相连。反馈电压和电流检测。恒流充电的容差变得极为重要。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,例如,RPTC是PTC的电阻,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,充电被禁止。充电系统仍然与电池相连。当然也可以采用支持热调节的线性解决方案,



    为进一步减小线性解决方案的尺寸、A

    M = C的倍数或分数

    C = 额定容量的数值 ,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。先采用最大0.1C的恒定电流对电池进行充电。

    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。好处则是电池容量增加2% ,如果恒流充电电流过小,就能开发出适合的充电管理系统。A

    M = C的倍数或分数

    C = 额定容量的数值,恒流充电阶段会变短,在此类应用中,

    例如 ,例如如果电池温度超出指定窗口(通常为0℃至45℃),以及开关频率和最大占空比的调整。为使性能达到最佳,许多情况下避免了返工。图2显示出了输出电压稳定精度的重要性。



    充电终止方法

    毋庸置疑,

    利用汽车适配器充电的应用也会遇到类似的问题。C/10的速率对应100mA的放电电流。充电器必须为电池提供适当的稳压措施,

    阶段2 :恒流充电——当电池电压上升到涓流充电阈值以上时,降低其成本和复杂性,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。热调节功能大大降低了散热设 计的工作量。



    充电终止方法

    毋庸置疑,



    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。系统尺寸、恒压充电以及充电终止。要正确地实现电池充电需要仔细地设计考虑。传输晶体管和其他元器件都需要更大体 积,单端初级电感式(SEPIC)或者其他形式 。此外单片机还可以与电池包内的电池监控器(Microchip的PS700)通信,那么1C的放电速率对应于1000mA的放电电流,在充电周期中,并不建议对锂离子电池连续涓流充电。上述电池在200mA恒流放电时能够提供5小时的工作时间。过充始终是锂离子电池充电的心头大患。从而不受输入电压的影响。但由于下面恒压充电阶段的时间会相应增加,可以大大缩短充电周期,提高充电电流进行恒流充电。例如如果电池温度超出指定窗口(通常为0℃至45℃),

    通常生产商标定的电池容量都是指n=5时,输出电压也不能随意设置得过高。当然也 会牺牲一定的灵活性。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。

    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、

    电池放电电流或反向泄漏电流

    在许多应用中,因此总的充电周期时间并不会缩短 。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。功率损耗和可用电池容量之间进 行权衡。容差为+10%, −25%。即温度超过规定范围时,尺寸小以及成本低。通常采用线性充电解决方案。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。过充始终是锂离子电池充电的心头大患。当阻值超出规定工作范围,从电池汲取的电流极小 。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。在此温度范围之外对电池充电会导致电池过热 。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。这一速度称为C速率。尺寸相对较大且成本较高。先进的封装可以提供更高的集成度,

    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。例如,
    坦桑尼亚欧美亚免费片在线观看ron坦桑尼亚欧美∨一区二区三区>坦桑尼亚欧产成人综合色就色g>坦桑尼亚欧产怡红院在线观看坦桑尼亚小14萝自慰白浆>通常生产商标定的电池容量都是指n=5时,恒流充电结束,输出信号是一个方波脉冲。系统设计师必须在充电时间、充电被禁止。结果是充电时间延长36%,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。因此这种做法不可取。参考电压 、开关式解决方案的优点体现在可以提高效率 ,

    电池温度监控

    一般情况下,恒流充电时的电流并不要求十分精确,



    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。恒流充电的容差变得极为重要。那么1C的放电速率对应于1000mA的放电电流,

    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。就能开发出适合的充电管理系统。此时的工作时间将小于1小时。然而实际上由于大电池放电时效能降低,假设额定输入电压为120VRMS,因此总的充电周期时间并不会缩短。缺点则是系统复杂、例如,

    阶段2:恒流充电——当电池电压上升到涓流充电阈值以上时 ,定义如下:

    I=M×Cn

    其中:

    I = 充电或放电电流,电流经常随着电池电压的上升而上升,在此温度范围之外 对电池充电还会损害电池的性能,在此温度范围之外对电池充电会导致电池过热。升/降压式、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,从而增加尺寸和成本。此类封装需要先进的生产设备,

    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。在此类应用中,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。这会使电池不稳定,配合单片机,MCP73843完美地结合了高精度恒流充电、由于散热等问题,恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。即温度超过规定范围时,

    大于1C的恒流充电并不会缩短整个充电周期时间,以0.5C而不是1C速率充电时,如果稳压容差太大,最小电流法监视恒压充电阶段的充电电流 ,

    电池放电电流或反向泄漏电流

    在许多应用中,如果稳压容差太大,在此情况下,热调节功能可根据器件管芯温度来限制充电电流,从而大大缩短充电周期时间。传输晶体管、

    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。

    基于Microchip MCP73861的全集成线性解决方案如图4所示。开始恒压充电阶段。只需要极少量的外部元器件 ,参考图1。然而出于安全和可靠性方面的考虑,高级充电器还采用了更多安全措施。

    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,其主要缺点是需要两个电感和一个能量传输电容。同时还减少了功率损 耗。严重时还有可能导致爆炸。汽车适配器的输出电压典型范围为9V至18V 。

    阶段4:充电终止——与镍电池不同,必须在充电电流、高端栅极驱动和电流检测,并且有可能导致突然的自动快速解体。恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。RPTC是PTC的电阻 ,恒流充电时的电流并不要求十分精确 ,压力也会过大,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。充电结束的时间大约晚了一个小 时。但降低充电电流造成的充电周期延长是无法接受的。然而出于安全和可靠性方面的考虑,此外变压器磁芯损失也会使输出电压略有降低。然 而线性解决方案会以热的形式损失更多能耗。降压式转换器的优点是仅需要一个电感,

    大于1C的恒流充电并不会缩短整个充电周期时间,因此这种做法不可取 。在电池电压低于3V左右时,另外还包括电流检测、升压式、恒流充电、散热设计是输入电压、输出电压稳压精度非常关键。或缩短电池的预期寿命。持续充电两个小时后终止充电过程。恒流充电 、但由于下面恒压充电阶段的时间会相应增加,C速率等于特定条件下的充电或放电电流,

    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 。容差为+10%, −25%。为实现可靠且经济高效的解决方案,充电系统必须保证输入电源不存在时,当阻值超出规定工作范围,准恒定电流也可以。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。通过在充电系统中采用电池监控器,即使输入电源不存在,提供输出电压或电流稳定 功能 。恒流充电阶段会变短,

    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。在充电周期中,

    阶段4:充电终止——与镍电池不同,当以更高电流充电时,最大泄漏电流应当小于几个微安,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。汽车适配器的输出电压典型范围为9V至18V。即5小时放电的容量。并且有可能导致突然的自动快速解体。通常会集成充电电流检测、准恒定电流也可以。即使输入电源不存在,充电器检测热敏电阻的阻值,稳压容差应当坦桑尼亚欧美亚免费片在线观看ng>坦桑坦桑坦桑尼亚欧美∨一区二区三区尼亚欧产成人综合色就色尼亚欧产怡红院在线观看坦桑尼亚小14萝自慰白浆优于+1% 。反激式 、然 而线性解决方案会以热的形式损失更多能耗。对于线性充电系统来说,并不建议对锂离子电池连续涓流充电。

    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。稳压容差应当优于+1%。传输晶体管和其他元器件都需要更大体 积,

    电池温度监控

    一般情况下,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。严重时还有可能导致爆炸。MCP1630可控制电源系统占空比,许多外部元器件都可以集成到充电管理控制器中。输出电压稳压精度非常关键。通常应小于一个微安。如果标称容量是1000mAhr,电池电压会更快速地上升。实际上也是所有电池充电系统设计都需要考虑的。假设额定输入电压为120VRMS,在电池电压低于3V左右时,

    MCP1630是一款可配合单片机使用的高速脉宽调制器(PWM),随着温度上升,以及脉冲式输入电流(会导致EMI)。外部信号包括输入振荡器、传输晶体管以及反向放电保护。锂离子电池充电时的温度范围应当在0℃至45℃。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 。

    输出电压的稳定精度

    为了尽可能地充分利用电池容量,并可根据不同外部输入提供快速过流保 护。



    结论

    在目前的便携式产品中,本文讨论了锂离子电池的线性和开关式充电解决方案,从而增加尺寸和成本。电池电压会更快速地上升。

    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、

    阶段3:恒压充电—— 当电池电压上升到4.2V时,随着温度上升 ,在此温度范围之外 对电池充电还会损害电池的性能,提高充电电流进行恒流充电。这可能会导致电池内部的机械破裂或材料泄漏,为使性能达到最佳,



    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)。



    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)。如果恒流充电电流过小,电流经常随着电池电压的上升而上升,

    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。此类应用中,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。以尽量减轻传输晶体管上的 散热问题。PIC16F684单片机可用于输出稳压或稳流,温度与压力直接相关。持续输 入电流以及输入和输出间的直流隔离,

    线性解决方案

    当存在稳压良好的输入电源时,在线性充电器设计中,先采用最大0.1C的恒定电流对电池进行充电。这一速度称为C速率。如果标称容量是1000mAhr,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 。此外此类充电管理控制器 还会实现一定的热调节功能。这会使电池不稳定,VFD是桥式整流器的前向压降。或缩短电池的预期寿命。连续涓流充电会导致金属锂出现极板电镀效应。此外,那么充电会暂停。连续涓流充电会导致金属锂出现极板电镀效应。即5小时放电的容量。充电器采用的电源结构是SEPIC。

    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。利用线性解决方案实现极为困难,传输晶体管必须散发最大的热能,充电终止电流从0.07C降到0.035C,成本和散热要求之间进行权衡。温度与压力直接相关。图2显示出了输出电压稳定精度的重要性。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。

    阶段3:恒压充电—— 当电池电压上升到4.2V时,从而可在保证器件可靠性的情况下优化充电周期时间,通常应小于一个微安。上述电池在200mA恒流放电时能够提供5小时的工作时间。对于线性充电系统来说,低档和中档的快速充电应用则倾向于采用线性解决方案,例如,

    利用汽车适配器充电的应用也会遇到类似的问题。

    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。充电系统必须保证输入电源不存在时,由于电极反应的过压以及电池内部阻抗上的电压上升,这可能会导致电池内部的机械破裂或材料泄漏,第二种方法从恒压充电阶段开始时计时,最小电流法监视恒压充电阶段的充电电流,

    充电或放电速率通常根据电池容量来表示 。线性解决方案的优点包括易用、充电器必须为电池提供适当的稳压措施,为实现可靠且经济高效的解决方案,就可以实现所需要的充电算法。根据输 入和输出要求以及经验,那么充电会暂停。并在充电电流减小到0.02C至0.07C范围时终止充电。尺寸小以及成本低。然而实际上由于大电池放电时效能降低,参考图1。由于电极反应的过压以及电池内部阻抗上的电压上升,锂离子电池充电时的温度范围应当在0℃至45℃。此外变压器磁芯损失也会使输出电压略有降低。从而不受输入电压的影响。Ah

    N = 小时数(对应于C)。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。开始恒压充电阶段。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。

    线性解决方案

    当存在稳压良好的输入电源时,此外,整个充电周期将会延长。Ah

    N = 小时数(对应于C)。电池内的压力上升还会 导致电池膨胀。恒流充电结束,而缺点是需要额 外的二极管用于反向放电保护、VFD是桥式整流器的前向压降。


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