磷酸铁锂电池充电器CN3059的应用

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采用CN3059组成磷酸铁锂电池充电器电路与由CN3056组成的锂离子充电器电路相比，前者有两个突出的优点：①精确检测充电电池的电压，充电电池的终止充电电压控制得更精确，使电池充的更满；②采用在FB端与电池正极之间加接一个电阻RVSET，使充电器除能充磷酸铁锂电池外，也可简单地组成充铅酸电池及镍氢电池，扩展了充电器功能。下面分别介绍这2种典型应用电路。　　1充磷酸铁锂电池电路充电电池型号为26650，容量为2800mAH，采用1000mA恒流电充电（其充电率约0.36C），充电器电路如图2所示。图2 磷酸铁锂电池充电电路 　　充电器采用输出直流电压5V、输出电流1500mA的AC/DC适配器作电源。用红色LED作充电状态指示灯，用绿色LED作充电结束指示灯。设定恒流充电电流ICH=1000mA，则RISET为：　　RISET=1800V/1A=1.8kΩ （1）CIN（10μF）及COUT（10μF）是为保证充电器工作稳定的输入及输出电容，可采用多层陶瓷电容器（MLCC）。　　这里重点介绍精确电池电压检测电路。图3是一般电池电压检测电路，图4是精确电池电压检测电路。图3中，BAT端外接充电电池，内接由R1、R2组成的电阻分压器，其中间点为输入误差放大器，根据充电电池的实际电压来对电池进行预充电、恒流充电及恒压充电。若在恒流充电时的充电电流为ICH、BAT端的电压为VBAT，电池的电压为V'BAT。若BAT端到电池正极之间的金属连接线的电阻为△R，则ICH电流从BAT端到电池正极间的电压降VDROP =ICH×△R，则VBAT=ICH×△R+V'BAT （V'BAT＜VBAT）。充电电流越大，则VBAT与V'BAT的差值越大。输入到误差放大器的电压是VBAT的分压而不是V'BAT的分压，因此产生电池实际电压的检测误差。　　再看图4电路，BAT端向电池充电。另外，由电池正极加一条连接到FB端，将电池电压通过R1、R2分压器后输入误差放大器。图3 一般电池电压检测电路 图4 精确电池电压检测电路粗看起来，FB端、电池正极端及BAT端是同电位的。但要注意的是从BAT端流到电池正极的电流是ICH，若连接线电阻为△R，其压差VDROP=ICH×△R；而若从电池正极流入FB的电流是IFB，连接线电阻也为△R，则V'BAR－VFB的压差为IFB×△R。因为ICH往往是0.xA～1A，而IFB≈3μA，所以VBAT与V'BAT的压差较大，而V'BAT与VFB之间的压差甚小（VBAT＞V'BAT＞VFB），用VFB端反馈到误差放大器的电压与电池的实际电压更接近，即检测电池电压更精确。这一种精确测量方法也称为开尔文检测法（KeLvin）。用这方法精确检测电池电压可使电池的终止充电电压更精确，电池也冲的更满。　　2充4V铅酸电池或3节镍氢电池或锂离子电池的电路在FB端与电池正极之间加一个RVSET电阻，可以调节恒压充电的电压这一特点，则除充磷酸铁锂电池外，还可组成简易4V铅酸电池或3节镍氢电池充电器，电路如图5所示。图5 铅酸电池或镍氢电池充电器电路设定的终止充电电压Vbat与RVSET的关系为：　　Vbat（V）=3.6（V）+3.04×10-6（A）×RVSET（Ω）（2）由于这种简易充电器设定了终止充电电压，所以在充电过程不会产生过充电的情况，即充电是安全的。但由于不同种类的电池有各自的充电程式及终止充电的检测方法，因此用CN3059组成的简易充电器在充满程度上需要差一些。另外，在充3节镍氢电池时，由于充电器没有每节电池均压充电的电路，所充的电池应是同一种型号、同一公司生产、同一组使用的电池，否则会造成由于电池的内阻不同而产生的有的电池未充满，有的电池已过充电的情况。不同充电电池的RVSET值如表2所示。 为保证终止电压的精度，采用的RVSET应为1%精密电阻（E48、E96系列），温度系数±100×10-6/℃。　　图6是一种充3.2V磷酸铁锂电池（S1打在下面）及充3.6V锂离子电池（S1打在上面）的充电器电路。另外，它是恒流充电可选500mA（S2打在下面）或1000mA（S2打在上面）的充电电路。图6　3.2V磷酸铁锂电池及3.6V锂离子电池充电器电路上一页1