新型鋰離子電池完全充電的電路

以前，許多制造商生產(chǎn)了各種各樣的、相當標準的鋰離子電池產(chǎn)品，它們的最大充電電壓為4.2V±1%。因此，現(xiàn)有的大多數(shù)為鋰離子電池充電的IC均被設計為以4.2V±1%的嚴格容差進行充電。

然而，在過去的幾年中，新一代鋰離子電池技術已經(jīng)進入市場。它們提供較高的功率密度，接受比先前幾代電池更大的充放電率，并且依據(jù)制造商的不同，它們均配備不同的充電端電壓。這種設計思路要修改一種標準的、高端IC充電器的應用電路，從而提供不同的端電壓以及較高的充電電流率，與此同時，維持所有充電器的原始功能。

在這種情形下，待充電電池的型號就是由A123系統(tǒng)公司制造的ANR26650m1。它接受工作與3A(1.3C)的標準充電模式，并能夠以10A(4.34C)和3.6V的充電端電壓進行快速充電。因此，它代表端電壓在4.2V至3.6V范圍的、新的電池類型。圖1所示電路對(原先)給1至4節(jié)鋰電池充電而設計的IC(MAX1737)的應用電路進行了修改。通過加入微功耗的雙運放(MAX4163)以及一些電阻，這個修改讓你能夠給3.6V的電池充電。

圖1：圖中所示的雙運算放大器以及相關外圍元器件使這個鋰離子電池充電器能夠接受新型的、較高電壓的鋰離子電池。

此外，修改改變了電流感測電阻值(RCS)，因此，增加在標準充電(3A)中對A123電池所接受的充電電流的限制。所示出的功率元器件N1、N2、D1、D4和L1適合于高達3A的充電電流。

對高于3A的電流，外部開關N1-N2應該被額定為具有較高的漏電流，但是，具有類似的漏電壓。它們不應該產(chǎn)生比MAX1737數(shù)據(jù)表中所推薦的數(shù)值更大的總開關電流。如果充電電流超過3A，二極管D1和D4的最大額定電流也要增加。

MAX1737充電器被內部設置為以4.2V±0.8%的容差、從恒流模式(CC)切換至恒壓模式(CV)。雙運放MAX4163經(jīng)配置以修改那個門限。運放A2被連接成具有1.16增益的正相放大器，因此，當其輸入為3.6V時，產(chǎn)生4.2V的輸出。運放A2的輸出連接至充電器的BATT端(通常被用來感測電池電壓)，因此，充電器現(xiàn)在以3.6V的電池電壓從CC切換至CV。

運放A2的輸入連接至待充電電池的正端。如果與運放A2相關的電阻具有1%的容差，那么，端電壓的誤差就是3.62V-1.1%/+1.2%。在采用更小容差電阻的情況下，這一誤差能夠逼近充電器的誤差(0.8%)。利用充電器的Vadj功能(引腳8)，你還能夠獲得更高的精度。

運放A1被配置為具有增益為1的差分放大器，其參考電壓(假設當差分輸入電壓為零時的輸出電壓)是A2的輸出。A1的輸出連接至充電器的CS端。(IC把充電電流感測為BATT與CS之間的電壓差。)當Rcs兩端的電壓降為零時，BATT與CS之間的電壓差也為零。A1的差分輸入連接在Rcs兩端，所以，它兩端的電壓?因IC需要?被增益為1的電路所復制，作為BATT與CS兩端之間的電壓差。通過把ISETOUT端設置為VREF的一半，電池充電至3.6V/每節(jié)電池的恒壓，在A1輸出上以0.100V/RCSΩ傳遞充電電流。

充電器感測輸入的這些修改會影響其它參數(shù)，其中一個就是容許開始滿充電的電壓(當未修改時，該充電器為2.5V/每節(jié)電池)。采用跟施加于CC/CV切換電壓一樣的因子，放大器A2調低這一電壓(至2.14V)。當被連接的電池電壓小于2.14V時，充電器進入預先質量評測模式，在此，它以1/10的IOUT設置進行充電，直至電壓上升至高于2.14V。它然后才適合于滿充電率。

雙運放的最大供電電壓把這一電路能夠充電的電池最大節(jié)數(shù)限制為兩節(jié)。圖2顯示了利用對圖1電路進行修改之后獲得的電壓-電流曲線。

圖2：圖1的電路的充電電流與電池電壓的比較。