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1、磷酸铁锂电池充电器CN3059磷酸铁锂电池是一种用磷酸铁锂（LiFePO4）材料作电池正极、用石墨作电池负 极的新型锂离子电池。关于该电池的详细介绍请参看本刊9期磷酸铁锂动力电池 一文。磷酸铁锂电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.60.05V、终止放电电压 是2.0V。该电池与锂 离子电池一样要求恒流、恒压充电，充电率范围是0.2 1C。上海如韵电子有限公司在自主开发出单节锂电子充电器芯片CN3052及CN3056 后，2007年又开发出性能更好的单节磷酸铁锂充电器芯片CN3058及CN3059,满 足了市场的需求。本文将介绍CN3059。特点与应用CN3059是一种对单节磷酸铁锂电池
2、进行恒流、恒压充电的充电器IC。用该IC 组成的充电器主要特点：充电电流可由一外设电阻RISET设定，最大充电电流可 达1A；输入电压46V,可采用USB接口或4.56V输出电压（输出电流1000 1500mA）的AC/DC适配器供电；充电器电路简单、外围元器件少、成本低；对过 放电（电池电压V 2.0V ）的电池有小电流预充电模式；内部有功率器理电路，若 芯片的结温超过115C时能自动降低充电电流作过热保护，使用户可设置较大的 充电电流，以提高充电效率；有两个LED分别作充电状态指示及充电结束指示； 有输入电压过低（V3.61V）时的输出锁存功能、自动再充电功能、电池温度监 测功能；采用小尺
3、寸、散热增强性的10引脚DFN 封装；充电温度范围045C 或065C（由充电电池参数决定）。CN3059是磷酸铁锂电池的专用充电器IC,但它还有一个独特的特点：外设一个 电阻RVSET，它可以增加恒压充电的输出电压。利用这个独特的特点，可以组成 简易的3节镍氢电池充电器及4V铅酸电池充电器或锂离子电池充电器。由CN3059组成的充电器适合充0.54Ah的磷酸铁锂电池。其应用领域：矿灯、 LED应急灯、警示灯；车模、船模、航模及电动玩具；在照相机中，用3.2V磷 酸铁锂电池替代一次性3V锂电池（型号为CR123A），其外廓尺寸相同；通信装 置；小型医疗仪器及野外测试仪器；小型电动工具等。另外，
4、可采用CN3059组 成充3节镍氢电池及4V铅酸电池的充电器等。封装、引脚排列及功能CN3059采用散热增强型10引脚小尺寸DFN 封装，其引脚排列如图1所示，各引 脚功能如表1所示。顶视图TEMP尸It二ISET1此歆垂1：2：CND-捷线连1匚VIN1按. 1：2：1 1二FBCHRGDONEBATBAT图1 CN3059引脚图轰i 甘孔如客引脾功龍引脚僭号功能T电油温度检1HJ输人罰=电也的NTH温度特嚥器的输出琳旨此痢连協=若此琳电压力于输人电压的*3% 压的昶并超过0.1知，逑强味昏电池的温度过性或过高，充电将被哲俘如果此胡的电压在輸人电月 之冋，弄且超过】弘，充电罹恢复 若不检创电
5、池韻度=则此端播CND2IS E7恒臨克电电臨设置和克电电盘监测Sk此琳外接一电阻R 可设定充电电师恒臨克电电洗1外GNC电规铢端，地J 5VI N电规电压输人埠a当HN端写EAT埠之间电压蚩小于20m V时，匚N3O5 9进人低功崔睡眠摸式， 电3 p. A6. 7BA7电池正摄连播胡此痢绪电池提哄恒应不恒压充电8DONE内邮俪扳幵貉轿出胡，外按LED 彖色）段限臨电阻“在克电结束时，此胡为惬电平，LED克，恚为匚H R C内都届极幵器新出端，外整LEG 红邑段跟说电阻*当究电器陶电池兗电时，此端为低电平，LEE 正在逬行=若电池没有连接好，LED会闪竟；在充电结束时，LED灭10F B电迪
6、电压检测它熔电池的电压往B埠输入内邮的误冬腿丈縛，按电池的宴际电压按颅充电、恒丑 軸进行充电-此端宴际上是电油电压辰馈端a另外，吐琳弓电池正握端之间槌一牛电邕RgL则可确定恒压充电时罔电压值主要参数CN3059的极限参数：各引脚的电压范围为-0.36.5V； BAT引脚与GND短路时间 可连续；静电击穿电压为2kV；最高结温为150C ；焊接温度为300C（10s）。CN3059的电气参数：电源输入电压范围为46V；静态电流典型值为650 口 A； 低压锁存电压为V W3.61V；预存电阈值电压是电池电压小于2.05V；恒压充电 电压3.6V；充电结束阈值电压（ISET端电压）为0.22V；睡
7、眠模式阈值电压为 V -V W20mV；睡眠模式解除阈值电压为V V 50mV； TEMP端高温阈值电压 为80%V，低温阈值电压为48% VIN。IN典型应用电路采用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：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；采用在FB端与电池正极之间加接一 个电阻R ，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1000
8、mA恒流电充电（其充电率约 0.36C），充电器电路如图2所示。RU0QLKD1丨砒T电辿图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 I =1000mA，则 R 为：CHISETR =1800V/1A=1.8kQ（1）ISETCIN（10 口 F）及COUT（10 口 F）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
9、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I、Ba端的电压 为Vbat，电池的电压为V BT。若BAT端到电池正极之间的金属连接线的电阻为AR, 则I：电流从BAT端到电池正极间的电压降VpRop =I hXAR，则VbJI XAR+V （v VV ）。充电电流越大，则V与vp的差值越大。输入到误差放大器t 的电压是V；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
10、压器后输入误差放大器。BATVa*TIsi出训粧讦图3 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I，若连接线电阻为 R，其压差V =I XR；而若从电 CHDROP CH池正极流入FB的电流是Ib，连接线电阻也为AR,则V bV b的压差为IrXAR。 因为I往往是O.xA1A，而I3 口 A，所以V与V 的压差较大，而VCHFBBATBATBAT与Vfb之间的压差甚小(VbatV atVfb)，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
11、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R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V与R的关系为：batVSETV (V)=3.6(V)+3.04X10-6(A)XR(Q)(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
12、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。表2不同更电电池的旧值参數种粪标称电压2终止充电电压V )终止放电电压 )兀et魚)钟铅醸电池44. 4/4.63. 8267/330M节謀氢电池3.B4 23. 01963刖锂离子电池3.64.22. T3, 0106为保证终止电压的精度，采用的R应为1%精密电阻(E48、E96系列)，温度一VSET系数 100X10-6/o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。也-6U
