鋰電池充電詳解及設計參考

本文介紹內容如下:

  1. 鋰電池充電要求
  2. 單節線性鋰電池充電芯片TP4057
  3. 單節開關型鋰電池充電芯片ME4059

鋰電池充電要求

鋰電池在使用中隨著電量的釋放,電壓下降,電池的化學活性也會降低。為了更好的保護鋰電池的性能,鋰電池一般會要求充電過程按涓流充電(低壓預充)、恆流充電、恆壓充電以及充電終止四個階段,進行管控。

一般鋰電池標稱電壓是3.7V,放電終止電壓的2.75V,充電終止電壓是4.20V。

給鋰電池充電時需要的基本要求就是各個階段特定的充電電壓和充電電流,有的增加些其他的輔助功能都是為了改善電池的壽命。

市面上有很多專業的管理鋰電池充電的芯片,他們大多都是採用限壓恆流的方式控制電源給電池充電。典型的充電過程是:

  1. 檢測待充電電池的電壓,如果電壓低於3V預充電電壓,先要進行預充電,充電電流要求不大於0.1C,一般為0.05C左右,待電壓升到3V後,進入標準充電過程,標準充電過程如下:
  2. 以設定的電流進行恆流充電,一般電流設置為0.2C~1C(比如一個1000mAh的電池就設置在100mA~1000mA)之間,充到電池電壓升到4.20V時,
  3. 改為恆壓充電,保持充電電壓為4.20V
  4. 此時,充電電流逐漸下降至預充電電流時,充電結束。

鋰電池充電曲線如下圖:

鋰電池充電詳解及設計參考

圖中藍線表示充電電流,紅色虛線表示鋰電池電壓,從圖中可以看出四個充電過程。

通過上面的瞭解,鋰電池正確的充電過程是一個有點複雜的過程,我們實際中都是採用市場上專業的鋰電池充電管理芯片來對鋰電池進行充電。

單節線性鋰電池充電芯片TP4057

下面就介紹一款常用鋰電池充電芯片TP4057,實際應用中可以根據自己需求選擇其他型號的充電IC,原理都是大同小異。我們先看一下TP4057對鋰電池的充電曲線圖吧。

鋰電池充電詳解及設計參考

可以看出這個充電曲線和前面介紹的幾乎完全一樣。

我們再來看下TP4057內部框圖

鋰電池充電詳解及設計參考

TP4057引腳圖及引腳描述如下:

鋰電池充電詳解及設計參考

鋰電池充電詳解及設計參考

典型應用電路圖如下:

鋰電池充電詳解及設計參考

恆流充電階段時的充電電流計算:

Rprog=1000/IBAT(IBAT<=0.3A)

實際應用中根據需求選擇合適的Rprog。Rprog與充電電流的關係確定可參考下表:

鋰電池充電詳解及設計參考

我們可以根據這個TP4057典型應用電路自己搭建一個鋰電池充電電路,這樣鋰電池的充電安全放心,壽命也不會減少太快。

鋰電池充電詳解及設計參考

單節開關型鋰電池充電芯片ME4059

上面介紹的TP4057是500mA單節線性鋰電池充電IC,當然你也可以根據你實際需求選擇其他類型的充電芯片,下面再介紹一款開關型充電芯片ME4059。

設計中遇到一些對於需要一些大電流充電的時候,上面介紹的線性鋰電池充電方案就不是很十分滿足大電流充電需求,因為過大的電流流過有壓降的線性鋰電池充電芯片時,會導致線性鋰電池過熱,導致電路不穩定,而且很多線性充電IC內部有過溫保護功能,這些都會影響鋰電池正常充電,使用開關型鋰電池充電芯片就不會存在這個問題,而且會提供充電效率。

ME4059引腳信息如下:

鋰電池充電詳解及設計參考

鋰電池充電詳解及設計參考

ME4059芯片內部框圖如下:

鋰電池充電詳解及設計參考

ME4059應用原理圖如下:

鋰電池充電詳解及設計參考

鋰電池充電詳解及設計參考

ME4059鋰電池充電芯片工作流程如下,大部分鋰電池充電芯片工作流程都和下圖差不多。

鋰電池充電詳解及設計參考

有關ME4059芯片的其他相關信息請參閱其數據手冊,這裡不再做過多描述,只是把這種開關型鋰電池充電的方案介紹給大家。

這篇文章只介紹了單節鋰電池充電的方法,對於多節鋰電池充電,充電過程原理大都差不多,多節鋰電池充電芯片網上也可以查到很多,就不再做介紹。

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