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低溫18650 3500
無磁低溫18650 2200
過針刺低溫18650 2200
低溫磷酸3.2V 20Ah
23年專注鋰電池定制

支持熱調節和輸入過壓保護的鋰離子電池充電器

鉅大LARGE  |  點擊量:602次  |  2021年12月08日  

1電池的充電要求


充電曲線適用于鋰離子電池充電,它包括3個充電階段:預充階段、快充恒流(CC)階段、恒壓(CV)終止階段。在預充階段,在電池電壓低于3.0V時,電池以較低速率充電。通常情況下,當電池電壓達到3.0V,充電器就會進入CC階段。快速充電階段CC通常限制在1C電池額定值以下。假如充電率超過1C,那么電池使用壽命就會縮短,因為節點上積存的金屬鋰會與電解質發生反應,造成永久損失。最后,充電器會進入CV階段,這時它將保持峰值電池電壓,并在充電電流下降到預含義大小時終止充電。


電池容量是電池電壓的函數,電壓越高,容量就越大。不過,假如電池電壓升高,就會導致電池使用壽命縮短。例如,假如用4.3V電壓給電池充電,那么容量就會提高lO%,但電池使用壽命會縮短一半。另一方面,假如電池充電不足,比理想電壓狀態低40mV,那么容量就會降低約8%。因此,非常精準的電池充電電壓至關重要。


2支持輸入OVp的熱調節電池充電器


圖1為支持熱調節和輸入OVp的低成本單獨線性電池充電器電路。該充電器能將適配器的DC電壓降到電池電壓水平。線性充電器的功耗計算公式:

過針刺 低溫防爆18650 2200mah
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準

充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

充電器從預充階段轉向快充模式時,輸入電壓與電池電壓之間有較大差值,這時功耗會達到最高。例如,假如用5V適配器來給1200mAh鋰離子電池充電,那么在1A充電電流與3.2V電池電壓下的最大功耗為1.8W。假如采用3mmx3mmQFN封裝,熱阻抗為47℃/W,這樣的功耗會造成85℃的溫度提升。在45℃環境溫度下,結溫超過125℃的工作溫度極限。在充電開始階段,很難將結溫控制在安全散熱范圍內。隨著電池電壓在充電階段不斷升高,功耗也會下降。充電進入CV模式后,功耗會進一步下降,而充電電流也開始下降。


如何改進設計才能確保充電器在安全散熱范圍內正常工作呢?更高級的電池充電器(如bq2406x與bq2403x)引入了熱調節環路,可防止充電器過熱。內部芯片溫度達到預含義的溫度閾值后(如110℃),器件溫度只要進一步提升就會使充電電流下降。這有助于限制功耗,并為充電器供應熱保護。使IC結溫升高到熱調節的最大功耗取決于pCB板布局、散熱通孔的數量以及環境溫度。從圖2看出,1.2s之后,熱環路會在2s內將有效充電電流從1.2A降至600mA。


熱調節通常在快充早期階段進行,不過假如在CV模式下器件仍然工作的話,充電電流會過早達到充電終止閾值。為了防止充電誤終止,只要散熱調節回路在工作,電池充電終止功能就會被禁用。此外,降低有效充電電流會延長電池充電時間,假如充電安全計時器有固定設置的話,就會過早終止充電。bq2406x采用動態安全計時器控制電路,能在熱調節階段有效延長安全時間,并盡可能降低安全計時器的故障率。從圖3中可以看出,熱調節模式下安全計時器的響應與有效充電電流成反比。


啟用電池充電功能后,內部電路會生成與ISET引腳設置的實際充電電流成正比的電流。電阻器RSET上生成的電壓反映的是充電電流。該電壓可由主機監控,以獲取充電電流信息。


為鋰離子電池充電的適配器有很多種。低價位適配器的穩壓輸出可能不太理想,空載下的輸出電壓也高于正常負載情況。此外,在電池熱插人情況下,充電器輸入電壓會達到適配器電壓的兩倍,這是由線纜電感和電池充電器輸入電容間的共振造成的。為了在輸入電壓高于預含義閾值時提高安全度,bq2406x充電器的輸入OVp功能將禁止充電。

無人船智能鋰電池
IP67防水,充放電分口 安全可靠

標稱電壓:28.8V
標稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應用領域:勘探測繪、無人設備

LDO模式(TMR引腳開路時)可禁止充電終止電路或電池檢測電路工作。并將安全按時器時鐘保持在復位狀態。該模式通常用于無電池或正在進行測試的工作環境。


許多應用都要求在電池充電同時給系統供電。如圖l所示,系統直接連接到電池充電輸出,系統和充電器間的相互影響會使安全計時器生成錯誤充電終止信息。圖4為能夠解決上述問題的典型應用電路。這里有兩個獨立的電源路徑,一個給電池充電,另一個給系統供電。假如AC適配器不可用,那么電池放電MOSFET在R4和C2設置的時間延遲之后就會打開,這樣電池就能給系統供電了。


3總結


支持熱調節功能的線性電池充電器能顯著提高散熱設計與安全性。利用輸入OVp機制,只有經過認可的適配器才能給電池充電,從而提高系統安全性。


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