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锂电池通用充电方法的比较全面分析

锂电池通用充电方法的比较全面分析

来源:
2021/04/06 09:45
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【摘要】:

  基于UC3842B和STM8S103F2的充电器

  介绍

  随着便携式设备和电动工具的发展,对电池的性能要求越来越高,特别是可充电锂电池。与此同时,锂电池充电电路的设计与优化也在不断完善。本文设计的锂电池充电电路是基于三个10.8V系列电池组的充电器。实验中使用的电池型号为三星INR18650-13Q电池。电池的额定容量为1300mAh,额定工作电压为3.60V。充电时充电电压达到4.20V。在默认充电状态下,采用CC-CV(恒流-恒压)方式充电。基于STM8S103F2单片机控制和电流模式控制器UC3842B调节,通过软硬件结合实现恒流、恒压充电过程和转换。详细介绍了锂电池充电器的硬件和软件工作原理,重点介绍了恒流恒压充电的实现,并对该充电器的实验结果进行了分析。

  充电方式比较

  目前,国内外锂电池的充电方式并不多,大致可分为以下两种:

  2.1直流充电方式

  这个方法比较简单。将市电的220V电压通过变压器转换成电压值,然后直接对锂电池进行恒流充电,直到电池电压达到一定值。虽然这种方法简单,充电时间快,但对电池的损害很大,很难给电池充满电。长期使用本充电器会降低电池寿命。

  图1:一般充电模式

  2.2一般充电方式

  如图1所示,这是最常见的方法。电池插入充电器时,充电器先进入预处理状态,检查电池处于预处理状态是很重要的。以C/15左右的充电电流对电池轻轻充电,测试电压是否能达到2.5V的阈值。否则视为电池损坏,如果有,则进入恒流区,以大电流(约1C)快速给电池组充电。当恒流充电达到阈值4.2V时,电池进入恒压区。在恒压区,电池以恒压充电。随着电池电压持续升高,充电电流继续减小,直到充电电流降至C/10至C/15,停止充电,整个充电状态结束。在充电效果和电池损耗方面,直流电法远低于传统方法。虽然充电时间短,但使用频率仍然很低。相比之下,传统方法的充电效果和电池损耗都能满足要求,而且比其他方法更容易实现。因此,传统的充电方式已经成为锂电池最常用的充电方式。本系统的设计也是基于传统的方法。

  图2:UC3842B芯片简化框图

  芯片介绍和电路结构

  本系统应用于高性能电流模式控制芯片UC3842B。

  3.1 UC3842B芯片介绍

  UC3842B芯片是一款高性能的电流PWM控制器。该电路具有开关频率可调、电流反馈和电压反馈双回路控制特点,电压调节率高,负载调节率高。外围电路简单,安装调试方便,性能优异,价格低廉。UC3842B芯片内部重要包括:5V参考电压,输入欠压锁定电路,误差放大器,振荡器,脉宽调制器。2是一个8引脚封装UC3842芯片的简化框图。

  每个引脚的作用如下:引脚1为误差放大器的输出;脚2为误差放大器的反向输入,通常通过电阻分压器连接到开关电源的输出端,用于启动电压反馈。引脚3为电流采样针,Foot4为输入PWM

 

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