Li、Ni电池充电器方案

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1、、对于充电电池的认识:分为镍电(NI-MH)和锂电(Li/Li-Poly)。镍电通常为每节电池的标称电压为1.2V,充满后会达到1.5V。锂电电压通常为3.7V,充满电电压为4.1V至4.2V之间,通常我们购买的和手机里面的锂电池都是标称的3.7V。锂电池电压与剩余容量的关系:电压416-4.22V涓流补充:100%电压:4.15v剩余容量:99%电压:4.14v剩余容量:97%电压:4.12v剩余容量:95%电压:4.10v剩余容量:92%电压:4.08v剩余容量:90%电压:4.05v剩余容量:87%电压:4.03v剩余容量:85%电压:3.97v剩余容量:80%电压:3.93v剩余容量:

2、75%电压:3.90v剩余容量:70%电压:3.87v剩余容量:65%电压:3.84v剩余容量:60%电压:3.81v剩余容量:55%电压:3.79v剩余容量:50%电压:3.77v剩余容量:45%电压:3.76v剩余容量:42%电压:3.76V(持久电压点)电压:3.76v剩余容量:40%电压:3.74v剩余容量:35%电压:3.73v剩余容量:30%电压:3.72v剩余容量:25%电压:3.71v剩余容量:20%电压:3.71V(持久电压点)电压:3.69v剩余容量:15%电压:3.66v剩余容量:12%电压:3.65v剩余容量:10%电压:3.64v剩余容量:8%电压:3.63v剩余容量

3、:5%电压:3.61v剩余容量:3%电压:3.59v剩余容量:1%电压:3.58v剩余容量:关机一般手机MP4等设置在此关机。电池输出电流不足,减小很多。电压:3.55v剩余容量:-2%电压:3.50v剩余容量:-5%有电压但电流减小电压:3.42v剩余容量:-8%电压:3.3v剩余容量:-10%影响容量了电压:3.0v剩余容量:-12%电压:2.7v剩余容量:-13%电池快要报废了,容量大打折扣!此剩余容量为正比,不是绝对的,只是最低忍耐点为0,如果小于0,放电为负数,电池可能完全放光没电,那样电池就废了。如放到负数-5%-8%,基本到了极限了,放到最低电压:3.22.7v,电池再充电电流很

4、小很慢影响很大的。二、锂电充电方案:方案11优点:是专门的USB接口单节锂电池充电控制器,无须微处理器控制,最大充电电压可由引脚设置为4.1V或4.2V,最大误差为0.5%,旦达到最大充电电压时,充电电流就急剧减少,并维持最高充电电压不变。使用SO-8封装,有一个开漏引脚信号的充电状态结束(可连上LED显示)。支持的外部输入USB电压为4.35-6.5V,可以通过硬件配置为100mA和500mA输出,符合USB规范。在高输入电压(5.5V)和低电池电压(2.7V)时,MAX1811的热循环可能会限制充电,直到电池电压上升电流。缺点:支持输入电压范围小,除了USB电源,要么就只能用5V电源适配器

5、。方案2优点:USB单节锂电池充电芯片,为5引脚薄型SOT23封装,允许USB接口或者墙壁AC适配器3.7V7V范围的电压输入.芯片内部还具有温度限制电路对于这个电路,当连接到USB口、但无墙壁AC适配器的DC电源时,充电电流被设定为100mA(最大值).这样在不需要端口通信的情况下,就允许从供电的或未供电的USB口充电.当DC电源接通后,充电电流被设定为280mA(典型值)侗时USB接口的输入自动被切断.如果两个输入端都无电压输入,电路则自动截止,这时电池的反向漏电流小于5uA,无需外加二极管来防止电池漏电而发生损耗。当电池电压低于3V时,会进入充电电流被限定为40mA的预充电模式(涓流充电

6、状态),只有当电池被充到3V以上时才进入正常的充电模式(100mA或280mA).这样的模式保护了深度放电的电池。另外,对于MAX1551“,/POK”用于指示输入电源是否接通(输入电压3.95V时输出低电平);而对于MAX1555“,/CHG”用于指示充电状态(当充电电流大于50mA时输出低电平).缺点:充电电流被固定在100mA或280mA左右,特别是在USB接口供电时,只能是100mA的充电电流对于容量较大电池来说,需要花费相当长的充电时间.另外一个缺点是没有充电定时功能,充电的结束与否不能进行人为控制。感觉这个完全可以用MAX1811替代。方案38判断如何使用所提供的输入电源,与系统评

7、估电源无关。充电器自动确定适配器类型,能够区分以下类型:1. DCP:500mA至1.5A2. CDP(主机或集线器):高速充电时达到900mA(啁啾期间为580mA);低速和快速为1.5A3低功率SDP(主机或集线器):100mA4大功率SDP(主机或集线器):500mA所提供的电流支持电池充电或系统供电,或在它们之间进行分配。如果在长达10ms内未检测到总线流量,内置挂起定时器自动触发挂起。除了自动优化来自USB及适配器电源的电流外,MAX8895还巧妙处理适配器、USB供电和电池供电之间的转换;允许系统在必要时利用所有能够利用的输入电源(图3)。施加电源时,电池耗尽或没有电池同样可以保持

8、工作。JJLI的TCHARGEHMERTHERMigrORrrtDMTOR士USBTOU3B_TERMREMOTE:WAKEAUTObNUUKBTE31inFORCESTGVFAULTSETTftlER1.CHODOME.PREOUALDOMESETDCKECURRENTChGEhASlESrSTEUPOWERVBUSOK.駅TGMOCURRENT:USBTERM甌VUIDNSTBY&hK阿8/V1XXIMLt*BATICTHERWilRfcCULATiONUGBAD/iPTERDETECT/-WDENUJ/ERATIONl)hCON1ROLCHAROJECURRENTAJSDVOLTOGEC

9、ON7R3LLI5iB13VLDOCHARGETfflHINAnChANDMONITORSET1LIMITuseihlT匚RrAC匚LOGIC;USBFOTVER:MANAGEMENTirGPIOSYSTEMGPIOGPIOGPIOGPIQHAH类似更高级的还有:MAX14578,MAX8844,MAX8934,MAX8903,MAX8900这些都是可以通过MCU编程来进行控制的。三、充电:常米用或者:通过USB为NiMH电池充电USBVeus+IDGNDD3SdiottkyMAXI675STEP4JPPOWERSSUPPLYR4亶一壬C1-L叮pF工RT1J103AT-2D+D-VccSYS

10、TEMGPIOGPIOUSB供电的单节MMH电池开关模式充电器便携设备由一节AA型NiMH电池供电,利用USB充电DS2710充电器开关频率大约为150kHz,电池充电电流为1.1A(典型AA型NiMH电池在大约0.59条件下)。由于降压转换器将5V、500mA转换成电池充电时的1.5V、1.1A,电路供给电池的电流(1.1A)大于从USB接口获得的电流(500mA)。需要注意的是,由于在低充电速率下不能正确判断充电终止,只能采用500mA或更大功率的端口进行充电。所以,当枚举确定只有100mA电流可用时,不应激活充电。系统通过关闭TMR上的Q2,使定时器电阻悬空,停止充电。该充电器另外一项特

11、别有用的功能是:通过检测电池阻抗确定接入的是否为碱性电池或故障电池检测到这种状况时将禁止充电。这就允许用户在紧急情况下插入碱性电池,无需担心意外充电。下图所示电路是用于单节NiMH电池充电的开关模式降压型调节器。它采用DS2712充电控制器调节充电电流和终止充电。充电控制器监视温度、电池电压和电池电流。如果温度超过+45七或者低于09,控制器不会对电池充电。+5*C11QlFC21uFR4IQIdR133012一Q2ZKW61P32U1莎LEATHMlR527012CSOUTCC1uCjDUF1VN1RSMS吃LD1LED2TUMIDMSEL如D&2712GTS-TTMR-31R8fi2kli

12、99kR10LSI-USB端口对单节MMH电池快速充电的原理图。如上图所示,Q1是降压型充电器的开关功率晶体管;L1是滤波电感;D1是续流或整流二极管。输入电容C1为10吓、超低ESR的陶瓷滤波电容。用钽电容或者其它电解电容替代C1会使充电器的性能降低。R7是电流调节器检测放大器的检流电阻。DS2712的基准电压为0.125V,并具有24mV滞回。通过CSOUT提供闭环、开关模式电流控制。充电控制引脚CC1将Q2的栅极拉低时,使能Q1的栅极驱动。Q1和Q2均为低Vt(栅-源门限电压)的pMOSFET。CC1和CSOUT均为低电平时,Q2的漏-源电压将稍大于Vt。该电压以及CSOUT的正向压降构

13、成了Q1的栅极开关电压。CC1为低电平时,启动电流闭环控制。图8所示为启动开关时的波形。上方波形是0.125Q(检流电阻两端的电压,下方波形是Q1漏极至GND的电压。开始时,当Q1打开(CC1和CSOUT均为低电平)时,电感电流向上爬升。当电流增大到使检流电阻两端的电压达到0.125V时,CSOUT变为高电平,开关关断。此后,电感电流开始下降,直到检流电阻两端的电压达到约0.1V,CSOUT又变为低电平。只要CC1为低电平,该过程将一直持续。USBNiMH充电器的启动波形。DS2712的内部状态机控制着CC1的工作。充电开始时,DS2712先对电池进行状态测试,以确保电池电压在1.0V至1.6

14、5V之间,并确认温度在0七至+45OC之间。如果电压低于1.0V,DS2712将以0.125的占空比拉低CC1,对电池缓慢充电,以防损坏电池。一旦电池电压超过1.0V后,状态机转为快充模式。快充时占空比为31/32,即大约97%。“跳过”的间隙内进行电池阻抗测试,以确保不会对错误放入充电器的高阻抗电池(例如碱性电池)进行充电。检测到-2mV的-AV后,快充结束。如果未检测到-AV,将持续快充,直到快充定时器超时,或检测到过温或者过压故障状态(包括阻抗不合格)为止。快充完成(由于-AV或快充定时器超时)后,DS2712进入定时补足充电模式,占空比为12.5%,持续时间为所设快充定时的一半。补足充

15、电完成后,充电器进入维持模式,占空比为1/64,直到电池被拿走或重新上电。采用图上所示充电器和大功率USB端口对2100mAhNiMH电池充电时,快充时间为2小时多一点,大约3个小时完成包括补足充电在内的全部充电过程。从端口吸取的电流为420mA。如果需要与主机进行枚举过程,并需要大电流使能操作,可在R9和地之间串联一个开漏极nMOSFET。如果关断,则TMR浮空,DS2712进入挂起状态。四、想要申请的芯片:注:红色标注的是目前需要的。五、问题:因为锂电池充满后最高也只有4.1V、4.2V左右,如果采用平常所使用的LM1117-3.3V类的稳压芯片,不知道是否能稳压至3.3V,按LM1117的DataSheet所说(VIN-VOUT)=1.5V。暂时想到有两种解决方案:(1)先将锂电池

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