锂电池在线充放电管理电路的设计

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1、锂电池在线充放电管理电路的设计

2、第1一旦电池电压达到所设定的终止电压（一般为4.1V或4.2V），恒流充电终止，充电电流快速衰减，充电进入满充过程；在满充过程中，充电电流逐渐衰减，直到充电速率降低到C/10以下或满充时间超时时，转入顶端截止充电；顶端截止充电时，充电器以极小的充电电流为电池补允能量。顶端截止充电一段时间后，关闭充电。一般而言，锂离子电池的安全电压下限为2.4V，其所要求的误差精准度并不如充电电压精确，但亦必须配合适当的过放电延迟时间，以同时兼顾最大使用电量与过放电保护的要求。当电池进行放电动作、电池

3、电压低于过放电保护电压时，应当关闭电池放电，避免电池过放电现象发生。当放电电流过大，保护电路应该关闭电池放电，执行过放电电流保护功能。至于保护电流的大小，可以根据负载的大小加以设定。值得注意的是：保护电路不能因为负载需要短时间的大电流而误动作，保护电路必须提供不同的过放电电流保护延迟时间，提高工作的稳定性。除此之外，整体锂离子电池组的保护功能还可以通过电池内部的安全阈作内压保护，外部电路的热敏电阻进行高温保护。2在线充放电管理的电路结构由于锂离子电池对保护电路要求比较高，在设计充电和放电电路时，应该充分考虑到可能出

4、现的各种情况，并加以保护，以确保电池安全工作。在实际设计中，需要将锂离子电池应用在长期无人看守的仪器中，要求充放电管理电路可自动监测锂离子电池、外部供电以及负载的状态，并做出相应的动作，以确保负载长期稳定地工作，锂电池安全有效地工作。选择MAXIM公司生产的锂离子充电管理芯片MAX1758和PHILIPS公司生产的低功耗单片机P87LPC767来实现对锂离子电池的充电和放电管理，以及对电池工作状态的实时监测，完成外部供电电压和内部电池电压的实时切换。充放电管理电路的结构如图2所示。3充电管理电路原理图2所示电路的上

5、半部分是用MAX1758构成的1～4节锂离子电池充电管理电路。MAX1758芯片内部电路包括：输入调节器、电压检测器、充电电流检测器、定时器、温度检测器和主控制器。输入电流调节电路用于限制电源的总输入电流，包括系统负载电流和充电电流。当检测到输入电流大于设定的限流门限时，通过降低充电电流可达到限制输入电流的目的。因为作时电源电流的变化范围较大，如果充电器没输入电流检测功能，则输入电源（墙上适配器或其它直接电源）必须能够提供最大负载电流与最大充电电流之和。这将使电池的成本增高、体积增大。而利用输入限流功能则能够降低充

6、电器对直流电源的要求，同时也简化了输入电源的设计。图2中利用MAX1758的CSSP引脚与CSSN引脚之间的外接电阻R1来检测输入电流，ISETIN引脚设置检测门限。需要注意的是：电阻R1上的压差使充电器的功耗弱大、效率降低。为减小压差，一般应选择较小的电阻值；但过小的阻值会使内部输入检流放大器的失调电压增大，从而降低电流检测精度。因此，应综合考虑，选择适当的R1值。电压检测电路可与电流检测电路分别对电池电压和充电电流进行调节、监测。最大充电电流由ISETOUT引脚的电压值确定，电池充电终止电压限定为4.2V，通过

7、VADJ引脚的外接分压电压在4.0V～4.4V之间调节。电池节数由CELL引脚设置，CELL引脚接GND、浮空、接REF、接VL分别表示电池节数为1节、2节、3节、4节。MAX1758的电压检测精度为±0.8%。电压检测和电流检测结果送入内部主控制，主控制器通过驱动内部MOSFET导通或断开以达到控制电流或限制电池电压的目的。定时器和温度检测器为电流充电提供附加保护。由于充电效率达不到100%，充电时间限定值应留而余量。温度传感器应接在THM和GND之前，靠近电池安装。温度传感器可选择具而负温度系数的热敏电阻，+2

8、5℃时阻值为10kΩ。Philips、Cornerstone传感器公司、Fenouseg(this)">4充电参数设置4.1电池终止电压设置通过MAX1758的VADJ引脚外接分压电阻可以设置电池充电终止电压，分压电阻应选择阻值低于100kΩ、精度为1%以上的精密电阻。电池充电终止电压与电池的化学特性和内容构造而关，具体参数由电池厂商提供。VADJ引脚的电压（VVADJ）与电池充电终止电压（VBATTR）、电池节数（N）、基准电压（VREF）之间的关系由下式确定：VVADJ=(9.5VBATTR/N)-(9.0×V

9、REF)4.2充电电流设置快充过程的充电电流由ISETOUT引脚的电压值（VIESTOUT）决定，该电压由连接在RET和GND之间的分压电阻调节。当ISETOUT引脚接REF时，电流为最大值（1.5A）。ICHG与VIESTOUT的关系如下：ICHG=1.5A×(VIESTOUT/VREF)4.3输入电流限制输入限流门限IIN由ISETIN引脚的电压确定，根