- 针对充电电池的低成本CCR充电解决方案

电。

　　6）设置不同的测试电流

　　表1显示了决定充电电流的可变元件值和充电终止电压。同时在180 mA测试两个NSI45090JDT4G CCR被用来给出一个Radj = 10的90 mA的电流输出。

　　7） 测试结果

　　CCR充电电路是通过在90 mA、180 mA和300 mA对锂离子电池和镍氢电池充电进行测试的。表2是正在充电的电池监测到的关键电压。表3显示了电路终止电池充电后相同的关键电压。在测试过程中，电池的温度开始迅速升高（见表4），测试结束之前，电池电压达到参考电压。

　　表4包含了电池的温度数据。在所有情况下，环境温度约为25℃。对于锂离子电池而言，可以得出这样的结论，充电电流越大，电池温升就越高。在0.1C充电时，镍氢电池的情况相同。重要的是要记住，在何时选择使用多大的充电速率。

　　

　　

　　充电电流、功耗及电池电压

　　1） 随时间变化的充电电流

　　使用恒流稳流器充电电流可保持不变，直到充电终止，如图5所示。

　　

　　图5：随时间变化的充电电流

　　2） BJT和二极管的功耗

　　如今，人们都非常关心电路的功耗。降低输入电压是一种方式，为的是提高电路性能。这是使用低VCE（sat）晶体管的原因之一。如表1所示，晶体管的VCE非常低。图6也描述了随着时间推移PNP晶体管所消耗的功率。正如人们所期望的，在充电电流增加时耗散功率（PD）也增加了。然而，在约300 mA的充电电流下，晶体管消耗的功率小于15 mW。

　　除了使用低VCE（sat） 的BJT，还可使用一个DSN2封装的低正向压降（VF）肖特基二极管来降低功耗。该二极管用于反向电流保护。选择安森美半导体的NSR10F40NXT5G的原因是它有市场上最低的VF。在最高充电电流下测得的二极管消耗功率大约为95 mW。图7显示了电池正在充电时DSN2低VF肖特基势垒二极管的功耗。

　　使用低VCE（sat） BJT和低VF肖特基二极管输入电压可降至尽可能最低。

　　

　　图7：随时间变化的二极管耗散功率

　　3） CCR的功耗

　　功耗是使用CCR时一个非常重要的参数。它是使所有电压下降以确保恒流电池充电的器件。当器件开始升温时，电流开始下降。为了尽量减少CCR温升，板上大部分空位放置了铜箔。然后CCR的阴极被连接到该区域的铜箔作为散热片。当使用多个并联CCR时，要牢记各CCR的功耗只是CCR独立电流乘以电压的值，而不是总充电电流值。图8显示了随时间推移的CCR消耗的功率。当使用多个CCR获取更高充电电流时，只显示了一个CCR数据。

　　

　　图8：随时间变化的CCR的耗散功率

　　4） 随时间推移的电池电压

　　图9描述了所有六个测试用例的电池电压。对于锂离子电池电压，人们期望看到当电压达到4.2 V时电压开始变平。在比较先进的电路中，这将适用于涓流充电。然而，如上所述该电路设计为的是在预定电压下停止充电，本例中为4.15 V。

　　

　　图9：随时间变化的电池电压

　　结论

　　综上所述，恒流稳流器也就是CCR可以提供电池充电用的恒流。此外，当用CCR实现上面讨论的控制器时，有可能用相同的电路以不同的电流为不同的化学电池充电。这样，既可以满足特定应用要求，又能确保安全和无故障的充电操作。