电路分享 充电电池和单机快速充电器设计

在数码产品更新换代如此快的今天，充电电池已经成为当今电子产品的一种标准电源，特别是便携设备：笔记本电脑、掌上导航仪、手机等。这些产品要消耗的功率越来越大，而可充电电池容量的上升速度远远不能满足它们的需求。功耗上升的重要原因是设备功能的增强，便携设备功耗的增大使得用可充电电池要比标准电池更便宜、更环保。本文将介绍一种充电电池和单机快速充电器设计方法。

单机镍氢电池快速充电器

一块可充电镍氢电池的温度和端电压随着电池的充电逐步上升，在电池完全充满后开始下降。所以，镍氢电池充电器的重要任务是检测到这个突变点并中断充电，或者从快速充电切换到涓流充电。另外，在充电过程中对温度和电压进行持续监控可以供应系统的安全性。DS2711/DS2712充电器具备上述功能。另外，它们可以单机工作，不要微控制器或微处理器监控。该系列产品是专门为单节AA或AAA可充电电池设计的，同时也适用于串联或并联的两节电池。DS2711采用线性控制结构，DS2712采用开关控制结构。为了最大限度地延长工作时间、节约电池能量，这些充电器有4种充电模式：预充电、快速充电、浮充和涓流充电。在浮充模式下，电池充满后充电速率被切换到一个比较低的速率。

除监控功能外，DS2711/DS2712充电器还带有内部计时器，通过连接到TMR引脚的外部电阻设定最大充电时间，可将快速充电时间设置在0.5到10小时。浮充时间已经设定为最大充电时间的一半(0.25到5小时)。由快速充电模式下，假如超过最大充电时间，充电器会从快速充电模式切换到浮充模式，同时复位计时器。计时器开始为浮充过程计时，假如达到预定的浮充时间，充电器将从浮充模式切换到涓流模式。

Vp1、Vp2用于监视电压，THM1、THM2配合热敏电阻用来监测电池的温度。TMR(计时器)和RSNS(检流电阻)用于设定充电时间和充电电流。DS2711/DS2712的另外一个特性是可以检测电池充电故障和碱性原电池。假如发生这些情况，充电器会自行关机。

单机锂离子电池快速充电器

因为不要检测电压变化率(dV/dt)，锂离子电池充电器比镍氢电池简单。同时，由于锂离子电池对过充非常敏感，充电器要一个精确的4.2V±50mV电源保证恒功率充电。至于镍氢电池，充电器不仅要电压监测，还要其它监控功能(温度、计时等)。

单机锂离子电池充电器MAX8601内置所谓的Vbatt可控电压源，它可以在+25℃供应4.2V±0.021V，或在40℃《85℃供应4.2V±0.034V的精度。当通过VBATT连接给锂离子电池充电时，充电器可以保持恒定输出功率(图5)，外部电阻(接SETI引脚)和外部电容(接CT引脚)可以设定充电电流和内部计时。该充电器还通过一个负温度系数电阻来监控电池的温度。

MAX8601充电器的重要优点是可以通过外部适配器或USB端口给电池充电。USB端口根据USEL引脚的设置可以供应100mA、500mA电流。该芯片会自动选择外部电源(主适配器或USB)。假如两个电源同时存在，它会选择主适配器进行充电。任何一个电源都必须能够供应最小4.5V的电压。DS2711/DS2712和MAX8601都是单机充电器，它们具有多种监控功能(电压、电流、温度、计时等)，既不要微控制器监控，也不要电源浪涌保护，而且供应清晰、简单的外部切换。