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解决方案:锂离子电池充电器NTC热敏电阻可消除过热危险

   日期:2022-09-16     来源:网络整理    作者:汽车网  联系电话:浏览:286    
核心提示:不过,凌特技术公司现在提出了一种替代方案,即锂离子单电池线性充电器,它解决了所有的过热问题且充电快速。这种基于温度的关闭特性允许电池充电器和周边PCB板温度升至非常高,尽管具备关闭“保护”功能,但必须对应用进行仔细设计以避免到达热关闭温度。是一种全功能的独立锂离子电池充电器。

今天的许多锂离子电池供电的手持设备都有一个内置的电池充电器,通常使用线性充电器充电,但这种充电器虽然更容易且更便宜,但它有一个内置的电池充电器。主要缺点:能耗太高。当输入电压高而电池电压低(已放电的电池)时,线性充电器会产生足够的热量来损坏自身或附近的其他组件。在本文中,凌力尔特提出了一种替代解决方案,可解决所有过热问题并快速充电。

当今许多电池供电的手持设备都具有内置电池充电器。这些电池通常是锂离子电池,功率密度从 400mA 小时到 1.5A 小时不等。您可以使用线性充电器为电池充电,该充电器通常比基于转换器的解决方案更小、更易于操作且成本更低,但它有一个主要缺点:功耗太高。当输入电压高而电池电压低(已放电的电池)时,线性充电器会产生足够的热量来损坏自身或附近的其他组件。通常,这种情况(即电池电压随着充电的进行而上升)只是暂时的现象,但正是这些最坏的情况,设计人员在确定充电电流和IC温度的最大允许值时必须充分考虑。. 当然,解决这个过热问题的一个简单方法是在充电过程的整个恒流段降低充电电流,但这种方法的问题是相应地延长了充电时间。

然而,凌力尔特公司现在提出了一种替代方案锂离子电池的dsc测试需要先充电到一定状态吗,即锂离子单节线性充电器,它可以解决所有过热问题并快速充电。这种新颖的 IC 使用内部反馈来调节充电电流和限制芯片温度。这意味着更快的充电时间,因为设计人员可以对非常高的充电电流进行编程,而不会对 IC 或任何其他组件造成任何损坏。这种性能的另一个直接好处是无需设计过热保护电路。为了进一步改善热传递,使用了热增强型 10 引脚 MSOP 封装。该 IC 仅需 3 个外部元件即可提供完整的锂离子充电器解决方案,请参见图 1。

内部电源允许以 7% 的精度将最大充电电流编程为高达 1.5A,

以确保快速和完整的充电。这种内部还可以省去外接电流检测电阻或电流阻塞二极管,最终空载电压为引脚可选,或4.1V或4.2V,精度为1%,防止由于充电不足而导致过度充电或电池容量不足的危险。符合电池制造商的使用要求,包括可编程的充电终止定时器和热敏电阻输入,以确保整个充电过程中的温度满足要求。状态输出包括用于指示充电后状态的 C/10 充电检测、用于确定充电是否可以继续的壁式适配器状态检测、充电电流监控和用于识别坏电池的错误检测。低电池电压充电调节电路(滴灌)安全地对过度放电的电池充电并自动充电,以确保电池始终充满电。为保持电池电量,在没有壁式电源适配器或本机关闭时,电池漏电流降低至 5(A) 以下。

给电池充电

为单节锂离子电池系统充电时,用户必须向 VCC 引脚施加至少 4.5V 的输入电压。然后将 ACPR 引脚拉低,表明输入电压条件已经满足(见图 2))。另外,必须使用一个 1% 的电阻将 PROG 连接到 GND,以设置额定充电电流为 100V/RPROG。然后 CHPG 引脚为低电平,表示充电周期开始。在 TIMER 和 GND 之间连接一个电容,充电终止时间设置为 3 小时/100nF。

如果在充电周期开始时BAT引脚的电压低于2.48V,那么充电电流将为设定值的1/10,使电池电压足够高以安全地实现充满充电电流充电(见图2.48V)@3)。如果电池损坏且电压在设定终止时间的 1/4 内没有升至 2.48V 以上,则充电周期终止,FAULT 状态输出将锁存为低电平,表示电池损坏。所有三个状态输出引脚 ACPR、CHRG 和 FAULT 都会产生足够的电流衰减来打开 LED。一旦电池电压升至 2.48V(充电周期开始后不久就会明显),将向电池提供由 RPROG 设置的恒定电流。恒流模式将一直保持到 BAT 引脚的电压接近选定的最终浮动电压(4.1V when SEL=0V, SEL=VCC 4.2V)。之后,设备进入恒压模式。

在恒压模式下,充电电流将开始减小,以保持 BAT 引脚的恒压,而不是恒流输出。当电流下降到最大设定充电电流的 10% 时,内部比较器将断开 CHRG 引脚并连接一个弱电流源(约 25(A) 到地以指示充电即将结束(C/1< @k12@ > 状态。

与电池充电器在电流达到C/10时结束充电过程不同,在达到C/10点后,只要终止定时器超时,电池就会继续充电,保证电池充满电。在 C/10 终止充电过程允许电池仅充电至其容量的 90% 至 95%,而在 C/10 后继续充电并按时间要求结束允许电池充电至 100%它的容量。充电完成后,CHRG 引脚呈现高阻抗状态。

电池充电

假设在第一次充电期间电池电压高于 3.95V(当 SEL = 0V)或 4.05V(当 SEL = VCC),则可以对电池进行充电。一旦超过这些阈值,如果电池电压由于电池负载或电池自放电电流的存在而降至 3.9V (SEL = 0V) 或 4.0V (SEL = VCC) 以下一个完整的充电周期开始。充电电路将 BAT 引脚电压建立几毫秒,以防止瞬态冲击重新启动充电周期。

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热调节

另一个特点是它有一个内部热调节回路。如果由于大功率运行或环境温度高导致温度接近105(C),则自动降低充电电流以保持温度在105(C)左右(板温通常在85(C)以下,这是所谓的恒温模式 此功能允许用户根据特定的工作条件设置充电电流,并消除了许多线性应用所需的复杂热保护设计。

最坏的情况会被自动监控,这一功能除了保护之外,还消除了电路板上的“热点”,从而保护了周围的组件。对于其他电池充电器,热关断功能只是在极高温度下(通常为 150°C)关断充电器。这种基于温度的关断功能允许电池充电器和周围的 PCB 板温度升高到非常高的温度,尽管关断“保护”功能,应用必须仔细设计以避免达到热关断温度。通过自动平衡充电电流、散热和工作温度来简化设计。

图 4 显示了在最坏温度条件下的典型单节锂离子充电循环。曲线显示了电池电压、充电电流和 PC 板温度与时间的关系。

为了进一步改进热调节,它采用耐热增强型 MSOP 封装。占板面积可小于72平方毫米,室温功耗为2W。这相当于使用 5V 输入电源实现了 1.5A 的最大充电电流。这假设锂离子电池在充电的大部分时间都处于 (3.7V。实际上,由于典型的锂离子电池在开始充电的几分钟内升至 3.8V 以上,这个假设有些保守。这种独特的热特性和 7% 的设定充电电流精度使得单节锂离子电池系统的充电过程非常快速和精确。

PROG 电流监视器

恒流模式下,PROG引脚电压始终为1.5V,表示设定的充电电流从BAT引脚流出。在恒温或恒压模式下,BAT 引脚的电流减小。PROG 引脚和三个开漏状态输出(ACPR、CHRG 和 FAULT)始终通知用户他们在做什么。

NTC热敏电阻

除了可编程定时器和低电池充电限制外,充电期间的温度限制已添加到推荐给电池制造商的安全功能列表中。通过在电池组上放置一个负温度系数 (NTC) 热敏电阻来测量电池温度。借助IC内部的限温电路,当电池温度降至0℃以下或升至50℃以上时,可暂时停止内部定时器并停止充电。要实现此功能,电阻值RHOT应该和RHOT一样,500C时使用的热敏电阻的阻值是一样的,这样可以保证内部比较器的1/2VCC跳变点对应NTC的500C温度。

此外,选择的 NTC 热敏电阻在 0 (C) 时的电阻应尽可能接近 50 (C) 时电阻的 7 倍。冷热 NTC 的 7:1 比例确保了内部比较器的下降点 7/ 8VCC 对应 NTC 00C 的温度,每个冷热比较器都有一个约 20C 的迟滞,以防止在下降点发生振荡。此外,NTC 无需任何外部元件即可使用,只需将 NTC 引脚接地即可禁用其功能。

它是一款功能齐全的独立式锂离子电池充电器。其结构极其简单,仅需三个外部元件即可将大容量电池快速准确地充电至1.5A的充电电流。可以添加一个 NTC 热敏电阻和几个 LED 以反映安全和状态特性。目前由锂离子电池供电的许多设备都可以使用这种类型的充电器,例如数码相机 (DSC)、个人数字助理 (PDA)、蜂窝电话、MP3 播放器和 GPS 系统。

值得注意的是,对上述许多产品的需求不断增长。也就是说,当主机设备通过 USB 端口插入时锂离子电池的dsc测试需要先充电到一定状态吗,电池正在充电。尽管对此类充电应用很有用,但 USB 端口的可用电流量有限,为 500mA 或 100mA,具体取决于连接的外围设备的数量。这些应用的一个缺点是关断模式下的静态电流为 0.9mA。这是一个困难,因为 USB 规范定义了一个挂起()模式,其中泄漏电流必须小于 500(USB+5V 时的 A。然而,凌力尔特也有一个 USB 兼容的锂离子电池充电器。它仅提供 25 (A处于关机模式。因此,当外设处于USB请求挂起模式时,它将被中断以满足所需的漏电流限制。

 
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