設(shè)計(jì)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(kāi)發(fā)一種全面的計(jì)費(fèi)算法，這取決于我門(mén)需要支持的化學(xué)成分。實(shí)現(xiàn)此類(lèi)設(shè)計(jì)的最便捷方式是使用帶微處理器的集成，靈活，多化學(xué)類(lèi)型的電池充電器。微處理器用于識(shí)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(gè)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(jí)，但只需添加最后的浮動(dòng)電荷級(jí)。以下是對(duì)這些中的每一個(gè)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(shí)確定鎳氫電池的最大電荷，以監(jiān)測(cè)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(duì)于使用電壓降技術(shù)的獨(dú)立充電IC，注意布局。該噪聲可以提供錯(cuò)誤的完全充電指示。要使用多化學(xué)電荷IC實(shí)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(gè)鋰錳氧化物（LiMn2O4的）和鋰-鈷-氧化物（LiCoO2）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(shí)，電壓保持恒定，當(dāng)達(dá)到適當(dāng)?shù)摹板F形”點(diǎn)時(shí)，電流逐漸減小以指示最大充電電池。獨(dú)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(guò)靈活的基于微控制器的架構(gòu)，設(shè)計(jì)人員可以選擇在充電周期的任何時(shí)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(duì)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(shí)的更長(zhǎng)充電時(shí)間。

3、鉛酸電池

如鋰離子電池的鉛酸電池單元到下一個(gè)階段需要恒壓恒流充電只是這些細(xì)胞需要最終浮動(dòng)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(shí)間可以從12小時(shí)到36小時(shí)，具體取決于電池容量。根據(jù)幾個(gè)關(guān)鍵的妥協(xié)，單個(gè)電池的適當(dāng)充電電壓在2.3V和2.45V之間。以較低電壓對(duì)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(shí)間，但較高的溫度可能導(dǎo)致電池過(guò)熱。最后的浮動(dòng)充電階段應(yīng)將電壓降低至每個(gè)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?cái)?shù)據(jù)表和規(guī)格，了解正確的充電和安全條件。

電池充電器

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(shí)現(xiàn)任何電池化學(xué)的充電算法的所有方面。對(duì)于可以采取所有的鋰離子或鎳包，在設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)（ID），包插入/移除識(shí)別合適的化學(xué)的優(yōu)點(diǎn)的便攜式應(yīng)用，充電溫度范圍，充電閾值，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和故障報(bào)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(guò)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(shí)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(shí)，鋰離子電池的有效放電可以被認(rèn)為是每個(gè)電池3.7V至3.9V。在所有情況下，高溫會(huì)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(méi)有超過(guò)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(kāi)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(cè)量中的每一個(gè)存儲(chǔ)三個(gè)值。可以大約每100毫秒獲取每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并使用這些值的平均值進(jìn)行計(jì)算。

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

TI提供多種多化學(xué)類(lèi)型的電池IC，來(lái)滿(mǎn)足不同需求充電IC的設(shè)計(jì)

例如，PMP3914評(píng)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(shí)別并充電鎳氫電池或鋰離子電池組。該設(shè)計(jì)還包括一個(gè)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25V15s1p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(huì)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(shí)現(xiàn)所期望的電池組電壓，以實(shí)現(xiàn)在所述串聯(lián)串的期望組容量。。對(duì)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T(mén)Ibq24704bq24750A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(jì)多化學(xué)電池充電器IC時(shí)，不僅需要了解單個(gè)電池的特性，還需要了解整體安全性。例如，通過(guò)使用在充電鋰離子電池，鎳時(shí)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?shí)現(xiàn)充電算法。我們還研究了安全考慮因素，包括欠壓和過(guò)壓條件下的系統(tǒng)監(jiān)控，過(guò)充電和極端溫度。