針對充電電池的低成本CCR充電解決方案
表4包含了電池的溫度數(shù)據(jù)。在所有情況下,環(huán)境溫度約為25℃。對于鋰離子電池而言,可以得出這樣的結論,充電電流越大,電池溫升就越高。在0.1C充電時,鎳氫電池的情況相同。重要的是要記住,在何時選擇使用多大的充電速率。
充電電流、功耗及電池電壓
1) 隨時間變化的充電電流
使用恒流穩(wěn)流器充電電流可保持不變,直到充電終止,如圖5所示。
圖5:隨時間變化的充電電流
2) BJT和二極管的功耗
如今,人們都非常關心電路的功耗。降低輸入電壓是一種方式,為的是提高電路性能。這是使用低VCE(sat)晶體管的原因之一。如表1所示,晶體管的VCE非常低。圖6也描述了隨著時間推移PNP晶體管所消耗的功率。正如人們所期望的,在充電電流增加時耗散功率(PD)也增加了。然而,在約300 mA的充電電流下,晶體管消耗的功率小于15 mW。
除了使用低VCE(sat) 的BJT,還可使用一個DSN2封裝的低正向壓降(VF)肖特基二極管來降低功耗。該二極管用于反向電流保護。選擇安森美半導體的NSR10F40NXT5G的原因是它有市場上最低的VF。在最高充電電流下測得的二極管消耗功率大約為95 mW。圖7顯示了電池正在充電時DSN2低VF肖特基勢壘二極管的功耗。
使用低VCE(sat) BJT和低VF肖特基二極管輸入電壓可降至盡可能最低。
圖7:隨時間變化的二極管耗散功率
3) CCR的功耗
功耗是使用CCR時一個非常重要的參數(shù)。它是使所有電壓下降以確保恒流電池充電的器件。當器件開始升溫時,電流開始下降。為了盡量減少CCR溫升,板上大部分空位放置了銅箔。然后CCR的陰極被連接到該區(qū)域的銅箔作為散熱片。當使用多個并聯(lián)CCR時,要牢記各CCR的功耗只是CCR獨立電流乘以電壓的值,而不是總充電電流值。圖8顯示了隨時間推移的CCR消耗的功率。當使用多個CCR獲取更高充電電流時,只顯示了一個CCR數(shù)據(jù)。
圖8:隨時間變化的CCR的耗散功率
4) 隨時間推移的電池電壓
圖9描述了所有六個測試用例的電池電壓。對于鋰離子電池電壓,人們期望看到當電壓達到4.2 V時電壓開始變平。在比較先進的電路中,這將適用于涓流充電。然而,如上所述該電路設計為的是在預定電壓下停止充電,本例中為4.15 V。
圖9:隨時間變化的電池電壓
結論
綜上所述,恒流穩(wěn)流器也就是CCR可以提供電池充電用的恒流。此外,當用CCR實現(xiàn)上面討論的控制器時,有可能用相同的電路以不同的電流為不同的化學電池充電。這樣,既可以滿足特定應用要求,又能確保安全和無故障的充電操作。
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