實(shí)用的鋰電池充電器,Lithium-Ion Battery Charger
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筆者使用過幾種鋰離子電池充電器,充足電的鋰電池開路電壓為4.2V,并且允許2小時(shí)快充。半年前購(gòu)得品勝CRV3鋰電套裝(3.6V1360mAh電池1個(gè),充電器1個(gè))為科達(dá)數(shù)碼相機(jī)CX7330使用,以替代二節(jié)5號(hào)電池。該相機(jī)說明書說CRV3為電壓3V的鋰電.配套的充電器輸出4.5V/0.3A。首次充電約4小時(shí)充電燈滅,電池開路電壓可達(dá)4.2V。用幾次后發(fā)現(xiàn)充電時(shí)間明顯縮短,充電結(jié)束后開路電壓僅為3.8V。去經(jīng)銷商處更換一節(jié)新電池,沒用幾次又重出故障。為了探求原因,對(duì)電池作充放電測(cè)試,電池電壓放電到3.7v時(shí),再用自制的LM317恒流源為其充電(充電電流0.3A),每隔10分鐘記錄充電在路電壓和電池開路電壓,當(dāng)充電在路電壓達(dá)到4.8V時(shí),電流突然變?yōu)?,此時(shí)電池內(nèi)部過壓保護(hù)電路動(dòng)作,迅速切斷電路用萬用表測(cè)電池開路電壓為4.15V,重新上電又正常充電,沒1分鐘保護(hù)電路又動(dòng)作。立刻用12V穩(wěn)壓電源串接不同阻值電阻(獲得不同充電電流)接至電池,測(cè)得其在路電壓從4.35V至4.73V(充電電流0.25A),接著又做放電特性試驗(yàn),用不同阻值的電阻作負(fù)載串接電流表,在電池的初始時(shí),開路電壓為4V。放電電流從0.2A~0.58A,對(duì)應(yīng)的電池在路電壓為3.73V-3.31V,本測(cè)試時(shí)間盡量短,以防電池開路電壓下降對(duì)測(cè)試影響。我又用一只13Ω/2W電阻作負(fù)載連續(xù)幾小時(shí)放電,在電池放電在路電壓為2.9V(開路電壓為2.3V)停止放電,將電池裝回?cái)?shù)碼相機(jī)內(nèi),相機(jī)已不能上電啟動(dòng)。
以上試驗(yàn)說明,該電池為了替代一次性CRV3鋰電(3V公稱電壓),內(nèi)部除裝有充電鋰電特有的保護(hù)電路外,還串有類似于lN4007類的二只反極性并聯(lián)的二極管.以獲得充放電均較內(nèi)電芯低0.6V左右的輸出電壓,這種“特殊”的鋰離子電池,用常規(guī)的4.2V恒壓限流充電方法是不可能充足電的,如果將原配充電器開路電壓提高,需作很多嘗試,以確定合適的電壓,但是電池內(nèi)部所串二極管在充電過程其導(dǎo)通壓降并不穩(wěn)定。因此這種方法的改進(jìn)方案不成熟因而被放棄,最終選擇附圖所示的電路,經(jīng)試用效果非常好。該電路除具備較高的能量轉(zhuǎn)換效率(自熱低)外,其最大特點(diǎn)是在電池開路(無充電電流)時(shí),監(jiān)測(cè)電池電壓以此判定電池的充電是否停止,因而可排除電池內(nèi)阻及觸點(diǎn)接觸電阻較大帶來的影響,特別是大電流充電時(shí)效果更明顯。為了保證充電電壓控制的可靠性和精確性,仍采用美國(guó)國(guó)半公司的LM3420-4.2芯片作充電控制,N1(LM2575)和N4A(LM358)組成開關(guān)式恒流電源,恒流電流I=1.25/R0*(R11/R12+1)。R0為電流取樣電阻(R14+R15),可改變相關(guān)阻值獲得不同恒流值。N5(LM555)時(shí)基電路作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,定時(shí)時(shí)間由R5、C3決定,約5秒。當(dāng)電池電壓低于4.2V時(shí),N2輸出(OUT端)為低電平0V,時(shí)基電路的②腳也為低電平,其輸出③腳持續(xù)高電平,HL2充電燈亮,VD3截止恒流電源向電池充電。當(dāng)時(shí)基定時(shí)結(jié)束(恒流充電停止)時(shí),N2檢測(cè)電池電壓,若高于4.2V,N2輸出高電平(約3.2V),時(shí)基電路得不到低電平觸發(fā)條件退出定時(shí)狀態(tài),此時(shí)vD3導(dǎo)通,N1停止輸出,充電完成。N3用于充電器輸出電壓限制,防止未接電池時(shí)輸出電壓太高,本例限制為5V(R10決定)。其他電路原理簡(jiǎn)單這里從略。電感可選市售品但電流為1A的。LM2575-ADJ為可調(diào)型,不必安裝散熱片,可用市售通用試驗(yàn)板焊接,但注意C1、C2、VD1元件引線盡量短且接在LM2575-ADJ引腳根部。本電路只要元器件達(dá)到要求,焊接無誤,通電可正常工作,電路供電DC1O~15V。
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