關(guān)于多化學(xué)電池充電器IC的設(shè)計問題，必看！

設(shè)計用于鎳，鋰離子，鉛酸電池的電池充電器IC需要適當(dāng)?shù)某潆姾桶踩紤]。前提是需要開發(fā)一種全面的計費算法，這取決于我門需要支持的化學(xué)成分。實現(xiàn)此類設(shè)計的最便捷方式是使用帶微處理器的集成，靈活，多化學(xué)類型的電池充電器。微處理器用于識別電池化學(xué)成分并將其調(diào)整到適當(dāng)?shù)某潆姉l件，包括終止標(biāo)準(zhǔn)。微處理器還監(jiān)控操作條件以確保安全。

不同的化學(xué)電池具有根本不同的充電方式

鎳氫（NiMH）電池在整個充電周期中需要恒定電流。根據(jù)恒定電流后的最大額定離散電壓，鋰離子電池也需要恒定電壓。鉛酸電池單元也需要恒定電壓，然后是恒定電壓級，但只需添加最后的浮動電荷級。以下是對這些中的每一個的描述。

1、NiMH電池

一種廣泛使用的技術(shù)，用于在用恒定電流充電時確定鎳氫電池的最大電荷，以監(jiān)測是否發(fā)生大約8到16mV的電壓或10℃的情況下突然溫升。在任何一種情況下，發(fā)生這種情況需要至少0.5℃的充電速率（1C是合適的）。（“Crate”由電池容量定義。如果電池額定值為1,500mAh，則1C充電速率為1.5A。）對于使用電壓降技術(shù)的獨立充電IC，注意布局。該噪聲可以提供錯誤的完全充電指示。要使用多化學(xué)電荷IC實現(xiàn)恒定電流充電，必須設(shè)置反饋電阻，使電荷調(diào)節(jié)電壓高于電池可達(dá)到的電壓。

2、鋰離子電池

每個鋰錳氧化物（LiMn2O4的）和鋰-鈷-氧化物（LiCoO 2）電池的最大額定電壓通常為4.2V，而電池的最近鋰鐵磷酸鹽（磷酸鐵）為3.7V。當(dāng)達(dá)到最大額定電壓時，電壓保持恒定，當(dāng)達(dá)到適當(dāng)?shù)摹板F形”點時，電流逐漸減小以指示最大充電電池。獨立充電IC的錐度通常是快速充電速率的十分之一。但是，通過靈活的基于微控制器的架構(gòu)，設(shè)計人員可以選擇在充電周期的任何時刻終止充電。當(dāng)充電使用“旁通”單元平衡電路中的智能電池，所述電壓是相對恒定的，由于單電池平衡了僅當(dāng)電流逐漸減小，需要在充電終止時的更長充電時間。

3、鉛酸電池

如鋰離子電池的鉛酸電池單元到下一個階段需要恒壓恒流充電只是這些需要最終浮動充電階段。鉛蓄電池充電的速率比鎳或鋰離子電池慢得多。充電時間可以從12小時到36小時，具體取決于電池容量。根據(jù)幾個關(guān)鍵的妥協(xié)，單個電池的適當(dāng)充電電壓在2.3V和2.45V之間。以較低電壓對電池充電可以最大化使用壽命，但是它可能導(dǎo)致陰極板的硫酸化。在較高電壓下充電可縮短充電時間，但較高的溫度可能導(dǎo)致電池過熱。最后的浮動充電階段應(yīng)將電壓降低至每個電池約2.25V。該規(guī)范有一些例外情況，具體取決于供應(yīng)商，因此您應(yīng)仔細(xì)檢查您的電池數(shù)據(jù)表和規(guī)格，了解正確的充電和安全條件。

多化學(xué)電池充電器和微處理器，可以廣泛用于任何電池的充電

靈活的多化學(xué)電池充電器和微處理器可用于實現(xiàn)任何電池化學(xué)的充電算法的所有方面。對于可以采取所有的鋰離子或鎳包，在設(shè)計標(biāo)識（ID），包插入/移除識別合適的化學(xué)的優(yōu)點的便攜式應(yīng)用，充電溫度范圍，充電閾值，系統(tǒng)監(jiān)測和故障報告，輸入功率損耗等等。

注意了，如果需要判斷電池組化學(xué)，那我就要使用附加引腳上的ID寄存器，微控制器可以通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入讀取該寄存器。此配置不僅可以監(jiān)控ID寄存器，還可以確定電池組何時插入充電座。還可以區(qū)分不同尺寸的電池，例如雙容量電池組。

電池通常在0至50℃的溫度范圍內(nèi)充電，但如果電池以低速和低電壓充電，則可以加寬該范圍。當(dāng)環(huán)境溫度極高時，鋰離子電池的有效放電可以被認(rèn)為是每個電池3.7V至3.9V。在所有情況下，高溫會縮短電池壽命。

確定化學(xué)ID在可接受的溫度范圍內(nèi)，將充電IC具有以確定該電池通常必須緩慢地作為快速填充速度的1/10低電壓充電。在鎳電池的情況下，低電壓安全閾值被認(rèn)為是不低于每單元0.9V或更多，標(biāo)準(zhǔn)的鋰電池是低于3.0V，最后LiFePO4的電壓是最小1.5V。如果在涓流充電期間電池電壓在30分鐘內(nèi)沒有超過此安全閾值，則認(rèn)為電池已損壞并且充電停止。

完成所有這些安全檢查后，電池被認(rèn)為是良好的并且快速充電模式的開始。在充電期間，必須持續(xù)監(jiān)控溫度，充電電流和電池電壓。必須為這些測量中的每一個存儲三個值。可以大約每100毫秒獲取每個數(shù)據(jù)點，并使用這些值的平均值進(jìn)行計算。

看門狗安全定時器是防止微處理器由于意外編碼錯誤而無法識別的好方法。特定故障條件可以作為唯一位于存儲在故障寄存器中，并且系統(tǒng)可以查詢微處理器以讀取它或通過LED或顯示器將其顯示給用戶。最后，應(yīng)該設(shè)計充電算法，以便在輸入電源中斷或移除和插入電池組時，將恢復(fù)整體識別和充電過程。

TI提供多種多化學(xué)類型的電池IC，來滿足不同需求充電IC的設(shè)計

例如，PMP3914評估模塊中使用的bq24703多化學(xué)充電IC和MSP430F2012超低功耗微控制器可識別并充電鎳氫電池或鋰離子電池組。該設(shè)計還包括一個75W離線轉(zhuǎn)換器，輸入電壓為108-132V，輸出電壓為25V，采用TI的UCC28600綠色模式準(zhǔn)諧振反激PWM控制器。

bq24703是適合充電的高電壓（21V）5S2P鋰離子電池組或25V 15s1p鎳氫電池組，充電IC異步與高側(cè)控制的pFET。“S”被示出多少會指示該單元連接，“p”表示的是電池串的數(shù)目很多的并聯(lián)連接，以實現(xiàn)所期望的電池組電壓，以實現(xiàn)在所述串聯(lián)串的期望組容量。。對于異步充電IC，充電電流限制在約3A。的這樣的其它多化學(xué)充電IC作為TI bq24704 bq24750A或可以提供更連續(xù)的充電電流10A為同步降壓轉(zhuǎn)換器。

總結(jié)

設(shè)計多化學(xué)電池充電器IC時，不僅需要了解單個電池的特性，還需要了解整體安全性。例如，通過使用在充電鋰離子電池，鎳時的多化學(xué)充電IC和微控制器之間的差，鉛酸電池檢查我們?nèi)绾慰梢詫崿F(xiàn)充電算法。我們還研究了安全考慮因素，包括欠壓和過壓條件下的系統(tǒng)監(jiān)控，過充電和極端溫度。