锂离子电池充电控制器的设计与实现.doc

锂电池充电控制器的设计与实现
一本课题研究的目的和意义
随着社会的发展,各种便携式设备已经逐步走进了我们的生活:手机,MP3,笔记本电脑,数码相机,便携式dvd等已经成为了我们日常生活的一部分。伴随着便携式电子产品的发展,其用电问题也越来越受到大家的关注。目前,市场上有一次电池和二次电池,一次电池是一次性应用的电池,二次电池是可以反复使用的电池。随着便携式设备的发展,无论从节约成本来说,还是从环境保护的角度来说,二次电池都比一次电池更有优势,因此二次电池的市场需求量也越来越大。
锂离子电池自20世纪90年代上市以来,它以能量密度高,使用寿命长的特点倍受重视。基于市场的要求,世界各大电池生产商为了在市场领域里取得优势,无不致力于开发具有能量密度高,小型化,薄型化,轻量化,安全性高,循环寿命长,低成本的新型电池。对此,聚合物锂离子电池具有上述各项优点,是各厂商致力研究的目标。聚合物锂离子电池基于安全、轻薄等特性,广泛应用于便携式设备,所以聚合物锂离子电池是21世纪移动设备最佳的电源解决方案。
然而,锂离子电池已易受到过充电、深放电以及短路的损害。单体锂离子电池的充电电压必须严格限制。充电速率通常不超过1C,~,如再继续放电,则会损害电池。锂离子电池以恒流转恒压方式进行充电。,充电器应立即转入恒压充电,充电电流逐渐减小;当电池充足电后,进入涓流充电过程。为避免过充电或过放电,充电器必须采取安全保护措施,以监测锂离子电池的充放电状态。
二本课题的主要工作内容和预期达到的目标
主要工作内容:
了解并掌握锂离子电池的各种充电方式

充电器的交流电源电压通常会波动,充电时需采用一个直流恒流电源(充电器)。当采用恒流充电时,可使电池具有较高的充电效率,可方便地根据充电时间来决定充电是否终止,也可改变电池的数目。恒流电源充电电路如图2-1所示。
图2-1 恒流电源充电电路

恒压充电电路如图2-3所示。恒压充电是指每只单体电池均以某一恒定电压进行充电。当对电池进行这一充电时,电池两端的电压决定了充电电流。这种充电方式的充电初期电流较大,末期电流较小。充电电流会随着电压的波动而变化,因此充电电流的最大值应设置在充电电压最高时,以免时电池过充电。
另外,这种充电方式的充电末期电压在达到峰值后会下降。电池的充电电流将变大,会导致电池温度升高。随着电池温度升高,电压下降,将造成电池的热失控,损害电池的性能。
图2-3 恒压充电电路

在分阶段充电方式中,在电池充电的初始阶段充电电流较大。当电池电压达到控制点时,电池转为以涓流方式充电。分阶段充电方式是电池最理想的充电方式,但缺点是充电电路复杂和成本较高。另外,需增设控制点的电池电压的监测电路。分阶段充电方式的简单示意图如图2-6所示。
图2-6 分阶段充电的简单示意图
(2) 设计充电器的结构框图
充电器结构框图
设计充电控制器的各个硬件模块
电源产生部分
电子产品中,常见的三端稳压集成电路有正电压输出的lm78××系列和
负电压输出的lm79××系列。顾名思义,三端IC是指这种稳压用的集成电路,只有三条引脚输出,分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管,TO- 22