电压方面论文范文集,与磷酸铁锂电池充电器CN3059相关论文摘要怎么写

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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3.6±0.05V、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4～6V,可采用USB接口或4.5～6V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＜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115℃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(＜3.61V)时的输出锁存功能、自动再充电功能、电池温度监测功能；采用小尺寸、散热增强性的10引脚DFN封装,充电温度范围0～45℃或0～65℃(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0.5～4Ah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,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.

主要参数

CN3059的极限参数：各引脚的电压范围为-0.3～6.5V,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150℃,焊接温度为300℃(10S).

CN3059的电气参数：电源输入电压范围为4～6VI静态电流典型值为650μA；低压锁存电压为VIN≤3.61V,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；睡眠模式阈值电压为VIN－VBAT≤20mV；睡眠模式解除阈值电压为VIN－VBAT≥50mV；TEMP端高温阈值电压为80％VIN,低温阈值电压为48％VIN.

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：①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；②采用在FB端与电池正极之间加接一个电阻RVSET,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1000mA恒流电充电(其充电率约0.36C),充电器电路如图2所示.

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

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RISET＝1800V/1A＝1.8kΩ(1)

CIN(10μF)及COUT(10μF)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ICH、BAT端的电压为VBAT,电池的电压为V’BAT.若BAT端到电池正极之间的金属连接线的电阻为△R,则ICH电流从BAT端到电池正极间的电压降VDROP＝ICH×△R,则VBAT＝ICH×△R＋V’BAT(V’BAT＜VBAT).充电电流越大,则VBAT与V’BAT的差值越大.输入到误差放大器的电压是VBAT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分压器后输入误差放大器.

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ICH,若连接线电阻为△R,其压差VDROP＝ICH×△R；而若从电池正极流入FB的电流是IFB,连接线电阻也为△R,则V’BAR－VFB的压差为IFB×△R.因为ICH往往是0.xA～1A,而IFB≈3μA,所以VBAT与V’BAT的压差较大,而V’BAT与VFB之间的压差甚小(VBAT＞V’BAT＞VFB),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RVSET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.

设定的终止充电电压Vbat与RVSET,的关系为：

Vbat(V)＝3.6(V)＋3.04×10-6(A)×RVSET(Ω)　(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．

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为保证终止电压的精度,采用的RVEST应为1％精密电阻(E48、E96系列),温度系数±100×10-6/℃.

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.

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