鋰離子 電池 充電器 的原理和制作

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鋰電池的守護神---鋰電池保護IC的重要性

近年來,PDA、DSC、Cellular Phone、Camcorder、Portable Audio、Advanced Game、Assist Bicycle、Electric Scooter、Bluetooth Device…越來越多的產品急速的採用鋰電池來當做它的主要電源,不外乎其:體積小、能量密度高、無記憶效應、迴圈壽命高、高電壓電池、自放電率低…等優點,也因為與鎳鎘、鎳氫電池不太一樣,所以必須考慮充電、放電時之安全,確保特性劣化的防止,但也因為如此,針對鋰電池的過充,過放,過電流及短路電流的保護更顯得重要,所以通常都會在電池包內設計保護線路用以保護鋰電池,由此可見鋰電池保護IC的重要性。

鋰離子電池因能量密度高，使得難以確保電池的安全性。具體而言，在過度充電狀態下，電池溫度上升後能量將過剩，於是電解液分解而產生氣體，因內壓上升而導致有發火或破裂的危機。反之，在過度放電狀態下，電解液因分解導致電池特性劣化及耐久性劣化(即充電次數降低)。

鋰離子電池的保護電路就是要確保這樣的過度充電及放電狀態時的安全性，並防止特性的劣化。鋰離子電池的保護電路是由保護IC、及兩顆Power-MOSFET所構成。其中保護IC為監視電池電壓；當有過度充電及放電狀態時，則切換以外掛的Power-MOSFET來保護電池，保護IC的功能為: (1)過度充電保護、(2)過度放電保護、(3)過電流/短路保護。以下就這三項功能的保護動作加以說明
(1)
過度充電:

當鋰電池發生過度充電時,電池內電解質會被分解,使得溫度上升並產生氣體,使得壓力上升而可能引起自燃或爆裂的危機,鋰電池保護IC用意就是要防止過充電的情形發生。
過度充電保護IC原理:

當外部充電器對鋰電池充電時,為防止因溫度上升所導致的內壓上升,需終止充電狀況,此時保護IC需檢測電池電壓,當到達4.25V時(假設電池過充點為4.25V)及啟動過充電保護,將Power MOS由ON'OFF,進而截止充電.




另外,過充電檢出,因雜訊所產生的誤動作也是必須要注意的,以免判定為過充保護,因此需要延遲時間的設定,而delay time也不能短於雜訊的時間。



(2)
過度放電:

在過度放電的情形下,電解液因分解而導致電池特性劣化,並造成充電次數的降低,鋰電池保護IC用以保護其過放電的狀況發生, 達成保護動作。
過度放電保護IC原理:

為了防止鋰電池過度放電之狀態,假設鋰電池接上負載,當鋰電池電壓低於其過放電電壓檢測點(假設設定為2.3V),將啟動過放電保護,將Power MOS由ON'OFF,進而截止放電,達成保護以避免電池過放電現象發生, 並將電池保持在低靜態電流的狀態(standby mode),此時耗電為0.1uA

當鋰電池接上充電器,且此時鋰電池電壓高於過放電電壓時,過放電保護功能方可解除。




另外,為了對於脈衝放電之情形,過放偵測設有延遲時間用以預防此種誤動作的發生。



(3)
過電流及短路電流:

因為不明原因(放電時或正負極遭金屬物誤觸)造成過電流或短路電流發生,為確保安全,使其停止放電。
電流保護IC原理:

當放電電流過大或短路情況發生時,保護IC將啟動過(短路)電流保護,此時過電流的檢測是將Power MOS的Rds(on)當成感應阻抗用以監測其電壓的下降情形,若比所定的過電流檢測電壓還高則停止放電,
公式為:

V-(過電流檢測電壓)=I(放電電流)*Rds(on)*2

假設V-=0.2V,Rds(on)=25mΩ,則保護電流的大小為I=4A




同樣的,過電流檢出也必須要設有延遲時間以防有突然的電流流入時,會發生誤動作,使其發生保護的誤動作。

通常在過電流發生後,若能移除過電流之因素(例如:馬上與負載脫離..),就會回復其正常狀態,可以再實行正常的充放電動作



鋰電池保護IC的新功能:

除了上述的鋰電池保護IC功能之外,現在還有一些新的功能值得我們注意,以東瑞電子所獨家代理的"Ricoh"鋰電池保護IC為例---R5426
(1)
充電時,過電流之保護:

當連接充電器在充電時突然有過電流發生(充電器損壞),即發生充電時過電流檢測,此時將Cout將由High'Low,Power MOS由ON'OFF,達成保護之動作.

V-(Vdet4過電流檢測電壓)=I(充電電流)*Rds(on)*2

注:Vdet4為-0.1V




(2)
縮短測試時間:


假設測完一片PCB所需要花的時間為1秒,那100萬片則需要100萬秒,非常的耗時,同樣的也很沒有效率,故我們可以利用以下之功能來縮短測試時間.

(A)
當我們將R5426之DS pin open時,此時delay time為規格書上所示




(B)
當我們將R5426之DS pin接VDD時,此時delay time將只有1/90.




(C)
當我們將R5426之DS pin接Vim(min=1.2V,max=VDD-1.1V),此時將可忽略delay time



(3)
過充時鎖住模式(Latch):

通常保護IC在過充電保護時經過一段延遲時間之後就會將Power MOS關掉(Cout),用以達到保護的目的,當鋰電池電壓一直下降到解除點(Overcharge HysteresisVoltage)時就會回復,此時又會繼續的充電,又保護,又放電充電放電,這種情形並不是一種很好的狀況且安全性的問題將無法有效的獲得解決.

鋰電池一直重複著做著充電放電充電放電的動作, Power MOS的Gate將反復的High/Low,這樣可能會使MOSFET變熱.,也同時對於電池的壽命造成引想,由此可知Latch Mode的重要性。




假如鋰電時保護電路在偵測到過充電保護時有Latch Mode,MOSFET將不會變熱,且安全性相對的提高許多.

在偵測到過充電保護之後,只要有連接充電器在電池包上,此時之狀態及到達過充時鎖住模式,因此,雖然鋰電池的電壓一值下降,但不會發生再充電的情形.要解除這個狀況,只要將充電器移除並連接負載即可回復充放電的狀態。



(4)
縮小保護電路元件:

將過充電和短路保護用的延遲電容給內包到保護IC裏面
保護IC的要求:
(A)
過度充電保護的高精化:

當鋰離子電池有過度充電狀態時，為防止因溫度上升所導致的內壓上升，須截止充電狀態。此保護IC即檢視電池電壓，當偵測到過度充電時，則過度充電偵測的Power-MOSFET使之OFF而截止充電。此時所應注意者，就是過度充電的檢測電壓的高精度化，在電池充電時，使電池充電到飽滿的狀態是使用者很在意的問題，同時，兼顧到安全性的問題，就得在達到容許電壓時截止充電狀態。要同時符合這兩個條件，就要有非常高精度的偵測器，目前精度為25mV，但將來勢需有更精度的要求。
(B)
減低保護IC的耗電流達到過度放電保護目的:

已充過電的鋰離子電池電隨著使用時間，電池電壓會漸減，最後低到規格標準值以下。此時就需要再度充電。若未充電而繼續使用的話，恐就無法再充電了(過放電狀態)。而為防止過放電狀態，保護IC即要偵測電池電壓的狀態，一旦到達過放電偵測電壓以下，就得使放電一方的Power-MOSFETOFF而截止放電。但此時電池本身仍有自然放電及保護IC的消費電流存在，因此需要使保護IC的耗電流降到最低的程度。
(C)
過電流/短路保護需有低偵測電壓及高精度的要求:

因不明原因導致短路而有大電流耗損時，為確保安全而使之停止放電。在過電流的偵測是以Power MOS的Rds(on)為感應阻抗，以監視其電壓的下降，此時的電壓若比過電流偵測電壓還高時即停止放電。為了使Power MOS的Rds(on)在充電電流與放電電流時有效的應用，需使該阻抗值儘量低，(目前約20mΩ ~30mΩ )。如此，過電流偵測電壓就可較低。
(D)
實現耐壓值:

電池包與充電器連接時瞬間會有高壓產生,因此保護IC因具備有"耐高壓的要求(Ricoh的保護IC即可承受到28V)
(E)
低耗電:

當到達保護時,其靜態耗電流必須要小(0.1uA)
(F)
零伏可充電:

有些電池在存放的過程中可能因為放太久或不正常的原因導致電壓低到0V,故保護IC需要在0V也可以充電的動作
保護IC功能未來發展

未來的發展將如前述，提高偵測電壓的精度、降低保護IC的耗電流及包裝、整合MOS 、提高誤動作防止功能等，同時充電器連接端子的高耐壓化也是開發的重點。

包裝方面,目前已由SOT23-6漸漸的朝向SON6,將來還有CSP的Package,甚至COB產品的出現,用以滿足現在所強調的輕薄短小.

而保護IC也不是所有的功能都一定必須要用的,可根據不同的鋰電池材料開發出單一保護(如:只有過充保護或過放保護功能),可大大的減少成本及空間,這對我們來說可未嘗不是一件好事.

當然，功能元件單晶化是一致的目標，如目前行動電話製造商都朝向將保護IC、充電電路、電源管理IC等週邊電路集成單晶片，與邏輯IC構成雙晶片的晶片組，但目前要使Power MOS的開路阻抗降低，難以與其他IC合組，即使以特殊技術製成單晶片，恐怕成本將會過高，因此，保護IC的單晶化將需一段時間來解決。

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GY,我有一款7.4V的鋰聚合物電池(兩塊3.7V串聯),當插在7R上使用時,發射的功率不用達致Hi Power,7R自動把功率調至L2,而且電壓下降很多(7.4V→5.XV),請問這是不是正常現象?(我已把鋰電池充滿)

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簡單可靠的鋰電池充電方案

電路很簡單，元件很容易廉價獲得，適用範圍很寬，可以適應1節－4節串連電壓，充電電流可以通過元件參數選擇，充電特性也比較理想，原理如下：
由LM317和R1、R2、R3組成一個典型的恒流電路（431暫時認為斷開R4比較大可以先不看）。當電壓不太高時保持恒定的充電電流。以兩節電池充電 為例，理想狀態下，充電電流應該是電壓達到8.3V前一直保持恒定。當A點電壓達到拐點值8.3V時，經過R4、R5分壓，TL431開始導通，並把 LM317的基準點電壓從8.3V逐漸拉下。所謂拐點就是指電流開始下降的那點。直到電壓達到8.4V的0電流點，A點仍然保持這個8.3V電壓， LM317的輸出Vout下降到8.4V，其調整端下降到7.17V。
電池電壓為8.3V時（拐點）各點的電壓都標在圖上，充電截止（8.4V）的各點電壓以括弧形式也標在後邊。
上傳的圖像
file:///C:/DOCUME%7E1/GY/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001.jpg  
元件選擇
LM317，三端可調串連穩壓塊，選塑封的，LM317T，常用。根據電流不同，應選用相應的散熱片。
TL431，三端可調並聯穩壓塊，與一個小三極管外形一樣，常用。
RL就是外接被充電池。
電流採樣電阻R1，計算方法是R1 = 1.23 / 充電電流。例如，若充電電流為0.3A，則電阻應該選擇4.1歐。這個電阻一般要選擇功率大一些的，比如1A就應該是2W的。
可調電阻R4可以選擇那種籃色的精密多圈，取比額定值大一些的，比如23.2k的就可以選擇25K的多圈。若嫌多圈太貴或難找，也可以用一個固定電阻串連一個普通可調電阻。例如23.2k的就可以選擇22k固定加一個2.2k－3.9k可調節的，以便進行精細調節。
電阻R2的要求不是很高，可以採用串並聯的方法得到。比如8.8歐可以選擇10歐並聯75歐（或並50歐－91歐）
若電路設計為適應不同的電壓，比如可以轉換完成2節、3節、4節電池的充電，那就應該分別選擇可調電阻，並找一個2刀3擲波段開關，用來切換兩個可調電阻。
若要求充電電流也可以變化，自然也可以使用波段開關來轉換。
上傳的圖像
file:///C:/DOCUME%7E1/GY/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg  
元件選擇
LM317，三端可調串連穩壓塊，選塑封的，LM317T，常用。根據電流不同，應選用相應的散熱片。
TL431，三端可調並聯穩壓塊，與一個小三極管外形一樣，常用。
RL就是外接被充電池。
電流採樣電阻R1，計算方法是R1 = 1.23 / 充電電流。例如，若充電電流為0.3A，則電阻應該選擇4.1歐。這個電阻一般要選擇功率大一些的，比如1A就應該是2W的。
可調電阻R4可以選擇那種籃色的精密多圈，取比額定值大一些的，比如23.2k的就可以選擇25K的多圈。若嫌多圈太貴或難找，也可以用一個固定電阻串連一個普通可調電阻。例如23.2k的就可以選擇22k固定加一個2.2k－3.9k可調節的，以便進行精細調節。
電阻R2的要求不是很高，可以採用串並聯的方法得到。比如8.8歐可以選擇10歐並聯75歐（或並50歐－91歐）
若電路設計為適應不同的電壓，比如可以轉換完成2節、3節、4節電池的充電，那就應該分別選擇可調電阻，並找一個2刀3擲波段開關，用來切換兩個可調電阻。
若要求充電電流也可以變化，自然也可以使用波段開關來轉換。
上傳的圖像
file:///C:/DOCUME%7E1/GY/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg
剛才試驗了一下，為了省事，直接仿照電路圖搭焊，也算直觀，經過測量，一切均為預期，試驗成功。
這個電路的特點是：
簡單容易做，充電特性很理想。
試驗電路中，我的電阻選擇：
R1：3.9歐，1W
R2：8.7歐（10歐並68歐）
R3：100歐
R4：20k＋5k可調
R5：10k
實際測量恒流電流為0.32A

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鋰離子電池的測試

蜂窩電話用電池在移動通信手持機中起著心臟的作用，其性能的好壞直接影響著移動通信手持機的使用。目前手機的投訴率很高，分析其原因除了手機軟體、硬體的 問題外，最突出的就是電池，因此電池的品質是尤為重要的。對電池性能指標的要求是保證電池品質的重要依據。鋰離子電池性能主要包括電壓、容量、自放電率、迴圈壽命、密封性能、安全性能、儲存性能、外觀等，其他還有過充、過放、可焊性、耐腐蝕性等。這些指標的要求對電池的品質提供了保證。

首先鋰離子電池的充電不同於鎳鎘鎳氫電池，它的充電分為兩個階段：先恒流充電，充電率為0.2∼1 C5A，當電池端電壓達到充電限制電壓時改為恒壓充電，直到充電電流降為小於或等於0.01C5A，最長充電時間不大於8小時，可以終止充電。
   20℃時放電性能：放電性能的指標有兩個，當以0.2C5A進行放電時，放電時間應在5小時以上；以1C5A進行放電時，放電時間應大於51分鐘。放電性能是其實就是對電池容量的一種評估。

自放電又稱荷電保持能力：它是指在開路狀態下，電池儲存的電量在一定環境條件下的保持能力。一般而言，自放電主要受製造工藝，材料，儲存條件的影響自放電 是衡量電池性能的主要參數之一。一般而言，電池儲存溫度越低，自放電率也越低，但也應注意溫度過低或過高均有可能造成電池損壞無法使用，將電池充滿電後在溫度為20℃±5℃的條件下開路擱置28天，以0.2 C5A進行放電，放電時間不低於4.25小時。
考察鋰離子電池的環境適應性是由高溫、低溫、恒定濕熱、振動、碰撞、自由跌落6個專案來檢驗。高低溫及恒定濕熱性能：這是對電池溫濕度環境適應性方面的測 試，要求電池在極端環境中無明顯的變型、無冒煙爆炸，放電時間滿足要求。首先高溫性能是將充滿的電池在高溫55℃±2℃環境中恒溫2小時，以1 C5A電流放電至終止電壓放電時間不低於51分鐘。放入室溫中電池外觀無變型、無爆裂；低溫性能要求充滿的電池在-20℃±2℃環境中恒溫16-24小 時，以0.2 C5A電流放電至終止電壓放電時間不低於3小時。放入室溫中電池外觀無變型、無爆裂；恒溫濕熱性能是充滿的電池在溫度為55℃±2℃相對濕度為90%- 95%環境中擱置48小時，以1 C5A電流放電至終止電壓放電時間不低於36分鐘；鋰離子電池碰撞的條件是峰值加速度在100m/S2,脈衝持續時間為16ms,碰撞次數為1000＋ 10,次碰撞結束後目測電池外觀應無異常現象，電壓不低於3.6V；鋰離子電池的自由跌落是將電池組充滿電後從三個不同方向于1m高處跌落於硬質橡膠板 上,每個方向做1次,電池組電性能應正常,外包裝無破損；鋰離子電池振動實驗方法為， 電池在X、Y、Z三個相互垂直的方向上以10Hz-55Hz頻率進行振動，在10Hz-30Hz時位移幅值為0.38mm，在30Hz-55Hz時位移幅 值為0.19mm，振動時間為30分鐘。完成振動試驗後電池不爆炸、不起火、不漏液外包裝無破損。

鋰離子電池的安全保護性能的測試有3個項目分別是鋰離子電池過充電保護、過放電保護、短路保護：鋰離子電池過充電保護測試是將充滿的電池用恒流恒壓源持續給電池載入8小時，電壓設為2倍的標稱電壓，電流設為2C5A，電池最終不爆炸、不起火、不漏液；鋰離子電池過放電保護測試是以0.2 C5A放電至終止電壓後，在接個(30×n)Ω的負載放電24小時，電池最終不爆炸、不起火、不漏液；短路保護是將充滿電的電池在防爆箱內用一根導線連接正負極短路1小時,電池不應爆炸或起火，以1 C5A暫態充電5s後電壓應不小於3.6V×n。

鋰離子電池的安全要求是電池在誤用和濫用的情況下對電池的安全性要求，它包括重物衝擊、熱衝擊、過充電、短路、貯存5個內容。重物衝擊是將電池充滿電後, 用一個10公斤的重物從1m的高度掉下來衝擊固定在夾具中的電池，電池不應爆炸起火或漏液；熱衝擊試驗是將電池放置熱箱中以(5℃±2℃)/min的速率 升至150℃±2℃並保溫30分鐘，電池不應爆炸起火或漏液；過充電是拆除電池的保護線路進行的，將電池芯接在恒壓恒流的電源上，調節電壓為n×10V， 電流為3 C5A充電直到電池電壓為n×10V電流降0到接近0A時結束充電，當電池的溫度降到比峰值低約10℃時觀察電池電池應不起火和爆炸；同樣短路也是對電池芯的測試，要求電池芯在短路後觀察溫度變化，當溫度下降到比峰值低10℃時，電池應不起火和爆炸。貯存是指先將電池充入40%-50%的容量，在溫度為 20℃±2℃相對濕度為45%-85%環境中貯存12個月，經完全充電後以0.2 C5A進行放電放電時間不小於4小時。

鋰離子電池標準迴圈壽命測試為: 電池以1C5A的電流恒流充電之後在恒壓充電直到充電電流小於20mA，擱置1小時，再以1C5A放電至終止電壓，擱置1小時。到此為一個迴圈。重複充放 電迴圈，直到連續放電的時間小於36分鐘，則認為壽命終止，電池的迴圈壽命不低於300次。

鋰離子電池使用中應注意的問題

鋰離子電池價格昂貴，正確的使用和妥善的保養，可以使鋰電池的使用時間更長，充分發揮出鋰電池的優秀特點，因此在使用鋰電池中應注意以下幾點：
   1.應正確的選擇與手機匹配的電池，目前鋰離子電池有4.1V及4.2V終止充電的不同品種，因此在充電時注意的是4.1V的電池不能用4.2V的充電器充電，否則會有過充的危險(4.1V與4.2V的充電器用的充電器IC是不同的!)。
   2.電池放置一段時間後則進入休眠狀態，此時容量低於正常值，因此在購入電池後要經過3—5次充電可啟動電池，恢復正常容量。
   3.對電池充電時，儘量使用專用充電器充電，環境溫度不能超過產品特性表中所列的溫度範圍，尤其不能反向充電。
   4.鋰離子電池放電電流不能超過產品特性表中給出最大放電電流。放電電流較大時，會產生較高的溫度(損耗能量)，減少放電時間。
   5.在使用中勿將移動電話電池的正負極部分與金屬物品接觸，在放置時也要遠離金屬物品及溫度高的地方以免造成電池的短路。當電池無意間短路時，鋰電池內部保護電路會切斷供電回路以確保使用者的安全，將電池取出重新充電便可恢復。
   6.當長期不使用時，保存電池是很重要的，電池應保存在低溫、乾燥壞境中；要遠離熱源，也不要置於陽光直射的地方。

鋰離子電池是的蜂窩電話中價格較高的附件，其利潤也相對較高，這就造成鋰離子電池的假貨氾濫，嚴重損害了消費者的利益。作為普通的消費者在選擇鋰離子電池 時應注意：要確認的是電池的性質(是鎳鎘、鎳氫，還是鋰電池)、標稱的容量(多少毫安培時，要求經銷商確認所售電池的標稱容量與實際容量相符)等基本要素。 選擇有售後服務，國際、國家認同的品牌電池，此種電池採用優質的原材料，具有完善的保護電路，外殼精美、耐磨、有防偽晶片，並與手機配合良好，可以達到良好的通訊效果。在非專業的條件下，可以採用以下的方法：同等容量的電池，鋰離子電池比鎳氫、鎳鎘電池手感要輕；用鋰離子電池專用充電器對電池進行充電，若 充電過程中電池發熱，則是鎳氫、鎳鎘電池，若溫度無大的變化，則是鋰離子電池；將電池正、負極“瞬間”短路後使用，如該電池“沒電”則是鋰離子電池，若仍 “有電”則是鎳氫、鎳鎘電池。

從蜂窩電話的發展趨勢來看，鋰離子電池的市場潛力巨大，因為蜂窩電話的發展趨勢是體積小型化，功能多樣化，大屏LCD、彩色LCD的產品湧現等，這勢必對 電池的要求更高，而鋰離子電池可使可擕式電子產品體積減小、重量減輕，其放電電壓穩定、工作溫度範圍寬、自放電率低、儲存壽命長、無記憶效應及無公害等優點使得鋰離子電池在蜂窩電話市場中有著巨大的優勢。

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MAX846A的鋰離子電池充電器
引言
　　可擕式電子產品的迅猛發展促進了電池技術的更新換代，其中鋰離子電池以高能量密度、高內阻、高電池電壓、高迴圈次數、低自放電率等特性脫穎而出，迅速地成為市場的主流。

　 　雖然鋰離子電池有以上種種優點和良好的市場前景，但它對充電電路的要求比較高，在使用過程中要避免出現過充電和過放電的現象。鋰離子電池的充電過程如圖 1所示，在一個充電週期內，鋰電池在充電開始之前需要檢測電池的電壓和溫度，判斷是否可充電，如果電池電壓或溫度超出允許範圍，則禁止充電。每節電池的允 許充電電壓為2.5∼4.2V，溫度為2.5∼50℃。在電池處於深放電的情況下，必須要求充電器具有預充過程，使電池滿足快速充電的條件，然後根據電池 廠商推薦的快速充電速度對電池進行恒流充電，電池電壓緩慢上升；一旦電池電壓達到所設定的終止電壓(一般為4.1V或4.2V)，恒流充電終止，充電電流 快速衰減，充電進入滿充過程；在滿充過程中，充電電流逐漸衰減，直到滿充時間超時，轉入頂端截止充電；頂端截止充電時，充電器以極小的充電電流為電池補充 能量；頂端截止充電一段時間後，關閉充電。

MAX846A介紹
　　MAXIM公司的MAX846A是一種低成本、多功能的電池充電控制器，採用16腳的QSOP封裝，可為鋰電池、鎳氫、鎳鎘電池進行充電。MAX846A的引腳排列見圖2，主要引腳功能如下。

　　DCIN：外部直流電源輸入端，3.7∼20V。
　　VL：3.3V、20mA、1%線性調節器輸出端。
　　CCI：電流調節環補償端。
　　CCV：電壓調節環補償端。
　　VSET：懸浮電壓參考調整輸入端。
　　ISET：電流設置輸入及監控端。
　　OFFV：電壓調節環禁止端。
　　CELL2：編程充電電源數目端。
　　BATT：電池輸入端。
　　CS+：電流源放大器高壓輸入端。
　　CS-：電流源放大器低壓輸入端。
　　DRV：外接三極管基準/門控輸出端。

MAX846A的結構
　　MAX846A由3.3V高精度、低壓差線性穩壓電源，高精度電壓基準和電壓/電流調節器三部分構成。
　　線性穩壓電源的輸出電壓VL是基準電壓的2倍，可為外部負載提供20mA的電流，並具有短路保護功能，PWROK(Power-OK)為微控制器提供重定信號並抑制充電電流。
　　高精度電壓基準源可為鋰離子電池提供精確的浮充電壓，它與一個精度為2%的20kΩ電阻相連接，使浮充電壓可通過一外部電阻設置。應具有1%的精度，因為它直接影響浮充電壓的精度，而浮充電壓的精度對鋰離子電池的壽命及容量起決定作用。

　 　電壓/電流調節器由高精度衰減器、電壓環路、電流環路、電流檢測放大器組成。衰減器可通過引腳設置使電壓穩定為一節鋰電池電壓或兩節鋰電池電壓(對應電 壓為4.2V或8.4V)。電流檢測放大器檢測電池的高端電流，它實際上是一個跨導放大器，可將外部限流電阻RCS上的電壓轉換成電流，並將此電流作用於 外部負載電阻RISET，通過改變RCS與RISET可以調節充電電流，也可通過改變RISET的低端電壓或增大/減小ISET端的電流進行調整。電壓和 電流環路分別由連接在CCV和CCI端的外部電容進行補償校正，兩個環路的輸出通過邏輯“或”後，驅動一隻漏極開路的內置N溝道MOS場效應管構成的有源 負載，外部P溝道MOS場效應管或PNP電晶體調整元件連同其他元件構成完整的回路。

鋰離子電池充電器
　　MAX846A最典型的應用就是作為一個獨立的限壓電流源為鋰離子電池充電，因為其內部有一個精度為0.5%的基準源，可以保證鋰離子電池充電電壓精度的要求。獨立的電壓、電流調節回路控制外部PNP電晶體(或P溝道MOSFET)，簡化了充電器的設計。

　　圖3所示電路為MAX846A鋰離子電池充電器，週邊元件及引腳按以下方式設置。
　　● 設置電池節數：CELL2接地為一節電池充電，CELL2接地為兩節電池充電。
　　● 設置浮充電壓：若VSET懸空，浮充電壓為每節電池4.2V；在VSET與地之間接入一精度為1%的電阻，可調低浮充電壓。設所需的浮充電壓為VF，調整電阻按下式選擇：

　　式中VX=GND或VL。圖3中，RISET=400kΩ，與內部20kΩ電阻構成分壓器，可調節範圍為±5%。
　　● 電流調節環路將ISET端的電壓保持在1.65V，選擇電阻以滿足電流檢測放大器輸入端所需要的回饋電壓。RCS與RISET按下式選擇，VCS推薦值為165mV。
　　RCS = VCS/IBATT (kΩ) (2)
　　RISET = 1.65/VCS (kΩ) (3)
　　● 電池電壓設置完成前應將ON與PWROK連接起來，防止漏電。
　　● 為降低外部電晶體功耗，應盡可能降低電源電壓，或引入反饋回路，使電源電壓跟隨電池電壓變化。

穩定性討論
　　電壓環路、電流環路的主極點可由連接在電容補償端 (CCV、CCI)的補償電容設置。電池阻抗為250kΩ時，電流環路的直流增益約為50dB，電壓環路的直流增益約為33dB。CCI輸出電阻 (50kΩ)和CCI端的電容決定了電流環路的主極點，圖3電路中的推薦值為0.01μF，主極點值為300Hz。外部PNP管產生高頻極點，該極點值通 常為幾百千赫，隨PNP管型號的不同而不同，為避免因高阻基極驅動而引起自激，在PNP管的基極與發射極之間連接一隻10nF的電容。

　　同樣，CCV輸出電阻(150kΩ)及CCV端的電容決定了電壓環路的主極點，圖3電路的推薦值為0.01μF，主極點值為200Hz。

　　電池阻抗直接影響電壓環路的直流及高頻增益，直流增益與電池內阻成正比，電池的交流阻抗及其連接電路引入的高頻零點將直接影響高頻性能，在靠近電池處並聯一隻4.7μF的電容，可降低其對阻抗的影響。

結束語
　　本文介紹了一種採用MAX846A充電控制晶片設計的簡單實用的鋰離子電池充電器，最後對電路的特性及充電參數的設置進行了分析。
參考文獻
1 MAXIM積體電路手冊. 1998
2 MAXIM. Datasheet: Stand-Alone. Switch-Mode Li+ Battery Charger. 2001

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