锂离子电池及USB接口的概述及其充电电路的设计方案

　1 锂离子电池及USB接口概述

　　锂离子（Li-ion）电池，简称锂电池是近年来逐渐普及使用的一种新型电池，具有体积小、重量轻、容量大（能量密度高）、自放电率低以及无记忆效应等优点，但同时它也有一些致命的缺陷：对充电、放电的要求比较苛刻，不能过充和过放，否则容易造成不可逆转性损坏，在短路、过充等极端情况下还有可能发生爆炸，产生危险。

　　一般锂电池单节标称电压为316~317V，充电时，一般要求采用限压限流法，首先恒流充电，即电流一定，充电电流按国家标准规定的低倍率充电是 0.2C（仲裁充电制式），最大不超过1C;而电池电压随着充电过程逐步升高，当电池端电压达到终止电压412±0105V时，应改恒流充电为恒压小电流 （约011C）充电，这个状态一般称为涓流充电状态。充电电流根据电芯的饱和程度，随着充电过程的继续逐步减小，当减小到0101C时，认为充电终止。

　　USB接口是英文UniversalSerialBus的缩写，中文含义是“通用串行总线”。它是一种应用在PC领域的新型接口技术。USB使用一个4针插头作为标准插头与外部设备进行连接。在这个4针插头中， 有两针为数据通信线，而外侧的两针则为外部设备提供电源。按照USB规范，每个USB接口应能提供500mA的电流输出；由USB主机或带电源的集线器提供的USB接口，所接外设端的最小可用电压为4.5V，而由USB总线驱动的集线器能提供的最小则应为4.35V.值得注意的是，虽然USB规范定义了提供的电流上限不得超过015A，但实际上USB端口输出的电流经常超过几安培。

　　由以上分析可以看出，利用USB接口为锂电池充电，电流方面应该是足够的，关键是如何控制电流的大小。另外，使用电压最小为4.35V的USB接口给典型要求为4.2V的锂电池充电时，电压上只有很小的裕度，这使得充电电路的压降变得极为重要，是设计的难点。

　2 基于PC机USB接口充电电路设计方案

　　2.1方案一

　　市面上的一些“USB充电线”的内部电路。其主要原理是利用电阻限定最大电流，利用二极管的压降（约0.7V）把USB接口5V左右的输出电压降到 4.2V左右然后对锂电池充电。这个电路具有简单、成本低的优点，但缺点也是显而易见的：充电电流和充电电压因USB接口的不同以及电池状态的不同而有所不同，基本上无法把握，在很多时候电池极有可能充不满（充电电压达不到4.2V），而有时候则可 能会过充而损坏电池。这个电路对一些内部具有完善保护电路的锂电池来说尚可接受，而对普通锂电池则有一定危险性。