由于省去了涓流充電器設備，此處顯示的基于CCR的充電電路支持主要的電池技術(shù)。這種基于CCR的充電電路可以在各種應用中實(shí)現，從每天在家庭環(huán)境中使用的AA到便攜式設備和便攜式電動(dòng)工具。背景技術(shù)可充電電池廣泛用于諸如移動(dòng)電話(huà)，平板電腦，MP3播放器和數碼相機的便攜式電子設備中，作為現代社會(huì )日常生活中的必需品。OEM可以通過(guò)高效充電這些電池來(lái)更有效地支持其設備的功能，以展示提供更長(cháng)使用壽命和改善用戶(hù)體驗的產(chǎn)品。因此，OEM將獲得競爭優(yōu)勢并成為更大的市場(chǎng)。如何使用CCR（恒流穩壓器）器件為可充電電池創(chuàng )建低功耗，低成本，高效率的充電解決方案，該解決方案涵蓋各種應用。

考慮到電池充電器

充電器（以防止影響其電池是具有長(cháng)期操作損傷）（每次向用戶(hù)收取費用時(shí)不感到不舒服），以?xún)?yōu)化在該充電過(guò)程進(jìn)行的速率，例如以終止該過(guò)程它應該在電池充電中發(fā)揮重要作用。通過(guò)實(shí)施簡(jiǎn)單的控制器機制，您可以及時(shí)終止這些費用。

充電器的類(lèi)型

充電器可以使用連續DC或脈沖DC電源方案。在每個(gè)系統輸出之前有被保持在整個(gè)充電期間的恒定電平不改變，這不影響總電荷已經(jīng)進(jìn)入電池。取而代之的是，表達滴流類(lèi)型將被填充步驟一步用于低容量電池如在更廣泛使用的移動(dòng)設備是常用的。一小時(shí)內的電池容量表示為C. 為了進(jìn)一步說(shuō)明這一點(diǎn)，請考慮額定電流為800μAh的電池。如果要在0.5 C下對此電池充電，則需要400μA的充電電流，持續2小時(shí)。電池技術(shù)除C值外，可充電電池所需的充電電流取決于基于電池的技術(shù)。當前使用的每種技術(shù)都具有更適合特定類(lèi)型應用的屬性。最常用的可充電電池技術(shù)包括：鎳氫（NiMH） – 與其他技術(shù)相比，這是一種非常高的存儲容量，允許更高水平的電荷存儲在更小的電池中。鎳鎘（NiCad） – 具有比NiMH更長(cháng)的壽命和更低的自放電水平。NiCad是三種技術(shù)選項中成本最低的電池生產(chǎn)方法。鋰離子電池 – 適用于戶(hù)外應用，是制造在較低溫度下工作的輕質(zhì)電池的一種方法。該技術(shù)需要相對較短的充電時(shí)間，并且可以處理比NiCad或NiMH等替代技術(shù)更多的充電周期。

簡(jiǎn)單的充電解決方案

典型的充電電路如圖1所示。該電路由參考電壓，電源，LED指示燈，控制器和CCR組成。NiMH電池的標稱(chēng)電壓為1.2 V /電池，應充電至1.5 V~1.6 V /電池。有幾種不同的技術(shù)可用于決定何時(shí)結束充電。這些包括峰值電壓檢測，負Δ電壓，Δ溫度（dT / dt），溫度閾值和定時(shí)器。高端充電器可以將所有這些組合在一起。

圖1

CCR充電器采用峰值電壓檢測電路，當達到預定的峰值電壓時(shí)，該電路終止充電過(guò)程。該峰值電壓為每個(gè)電池1.5 V，允許電池充電至最大容量的約97％。NiCad電池的工作方式大致相同，因此它們可以以相同的方式充電。

鋰離子電池的充電周期更復雜

這里的常見(jiàn)做法是在0.5 V和1 C充電容量之間以4.2 V /電池為電池充電，然后進(jìn)行涓流充電。在充電過(guò)程中，鋰離子電池的溫升應保持在5°C以下。如果溫度上升高于此值，則表示有可能起火。最高電池溫度處于充電周期的涓流充電部分，其中點(diǎn)火的風(fēng)險最高。通常，使用某些類(lèi)型的智能IC來(lái)監視和控制電池充電以防止這種風(fēng)險。

圖2

簡(jiǎn)單充電電路
讓我們首先討論充電電路的不同部分。

圖3

圖2顯示了如何使用3端可編程并聯(lián)穩壓器設置參考電壓（Vref）。電阻R2設置為1.0kΩ，R ref可以調節到所需的Vref。R2與R ref的比率如下。

使用一個(gè)比較器將電池電壓與Vref進(jìn)行比較。連接到反相輸入的是電池電壓。為了避免比較器中的振蕩，將滯后添加到設置中以改善系統性能，這通過(guò)將反饋電阻器Rh放置在輸出和非反相輸入之間來(lái)實(shí)現。1.0kΩ電阻器R3用于使R3與Rh的比率盡可能簡(jiǎn)單。通過(guò)調整Rh，滯后環(huán)帶寬可以變化。增加Rh意味著(zhù)縮小帶寬，減少Rh意味著(zhù)增加帶寬。磁滯回線(xiàn)的帶寬必須大于200 mV，因為充電完成后電池電壓會(huì )略微下降（參見(jiàn)圖3）。計算反相輸入的高低電壓的公式為：

圖4

圖5

圖4顯示了整個(gè)充電電路的細節。這些包括PNP晶體管，NPN晶體管，比較器，可編程精密基準電壓，以及與兩個(gè)CCR并聯(lián)的Q4和Q5。并聯(lián)的Q4和Q5用于調節電流。還可以在充電電路內并聯(lián)連接兩個(gè)或更多個(gè)CCR以達到所有必要的電流。兩個(gè)雙極結型晶體管（BJT），Q3和Q6，用作控制充電電流的開(kāi)關(guān)。Q6的基極由比較器輸出通過(guò)5.6kΩ電阻R6控制。Q6的集電極通過(guò)1.0kΩ電阻R5連接到Q3的基極。當比較器輸出變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，Q6關(guān)閉，Q3關(guān)閉，從而終止充電電流。LED與Q7串聯(lián)，表示電池正在充電，并提供連續電流。電池充滿(mǎn)電后，此狀態(tài)將關(guān)閉。

在最近的電子系統設計中，工程師正在努力開(kāi)發(fā)更節能的產(chǎn)品，同時(shí)在限制功耗的同時(shí)更加可靠。降低輸入電壓是提高電路性能的一種方法。因此，充電電路中包括低VCE（sat）晶體管和低VF肖特基二極管。功耗水平對于CCR的操作非常重要。當所有電壓通過(guò)CCR下降時(shí)，電池以連續電流充電，如已經(jīng)討論的那樣，這導致CCR溫度的增加。當器件開(kāi)始浮動(dòng)時(shí)，電流會(huì )減小，直到達到穩定點(diǎn)。為了最大限度地降低CCR的溫升，電路板上發(fā)現的許多空隙都被銅覆蓋。CCR的陰極連接到該銅區域以進(jìn)行散熱。請注意，當并聯(lián)使用多個(gè)CCR時(shí)，各個(gè)CCR消耗的功率不是總充電電流，而是電壓乘以通過(guò)CCR的電流。圖5顯示了CCR隨時(shí)間的耗散功率。圖4所示的充電電路可用于設置適合Vref的可編程精密基準。電池電壓和Vref連接到比較器輸入。當電池電壓低于Vref時(shí)，連續電流通過(guò)CCR傳送到電池。當電池電壓等于Vref時(shí)，充電完成。此電路設計推薦使用安森美半導體的TL431 3端可編程分流穩壓器和LM311比較器。通過(guò)消除充電期間的涓流充電，消除了包括智能IC（用于鋰離子電池技術(shù)）的需要。這有助于將電池保持在安全的操作區域并延長(cháng)其使用壽命。由于省去了涓流充電器設備，這里詳述的基于CCR的充電電路可以使用所有主要的電池技術(shù)（NiCad，NiMH，Li-ion）。以這種方式，基于CCR的充電電路在許多應用（支持寬范圍的充電電流）中實(shí)現，從在家庭環(huán)境中每天使用的AA到便攜式設備和便攜式電動(dòng)工具。安森美半導體的應用筆記AND9031提供詳細的電路和運行結果。