實用的鋰電池充電器,Lithium-Ion Battery Charger
關鍵字:實用的鋰電池充電器
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小時快充。半年前購得品勝CRV3鋰電套裝(3.6V1360mAh電池1個,充電器1個)為科達數碼相機CX7330使用,以替代二節5號電池。該相機說明書說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小時充電燈滅,電池開路電壓可達4.2V。用幾次后發現充電時間明顯縮短,充電結束后開路電壓僅為3.8V。去經銷商處更換一節新電池,沒用幾次又重出故障。為了探求原因,對電池作充放電測試,電池電壓放電到3.7v時,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,當充電在路電壓達到4.8V時,電流突然變為0,此時電池內部過壓保護電路動作,迅速切斷電路用萬用表測電池開路電壓為4.15V,重新上電又正常充電,沒1分鐘保護電路又動作。立刻用12V穩壓電源串接不同阻值電阻(獲得不同充電電流)接至電池,測得其在路電壓從4.35V至4.73V(充電電流0.25A),接著又做放電特性試驗,用不同阻值的電阻作負載串接電流表,在電池的初始時,開路電壓為4V。放電電流從0.2A~0.58A,對應的電池在路電壓為3.73V-3.31V,本測試時間盡量短,以防電池開路電壓下降對測試影響。我又用一只13Ω/2W電阻作負載連續幾小時放電,在電池放電在路電壓為2.9V(開路電壓為2.3V)停止放電,將電池裝回數碼相機內,相機已不能上電啟動。
以上試驗說明,該電池為了替代一次性CRV3鋰電(3V公稱電壓),內部除裝有充電鋰電特有的保護電路外,還串有類似于lN4007類的二只反極性并聯的二極管.以獲得充放電均較內電芯低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,但是電池內部所串二極管在充電過程其導通壓降并不穩定。因此這種方法的改進方案不成熟因而被放棄,最終選擇附圖所示的電路,經試用效果非常好。該電路除具備較高的能量轉換效率(自熱低)外,其最大特點是在電池開路(無充電電流)時,監測電池電壓以此判定電池的充電是否停止,因而可排除電池內阻及觸點接觸電阻較大帶來的影響,特別是大電流充電時效果更明顯。為了保證充電電壓控制的可靠性和精確性,仍采用美國國半公司的LM3420-4.2芯片作充電控制,N1(LM2575)和N4A(LM358)組成開關式恒流電源,恒流電流I=1.25/R0*(R11/R12+1)。R0為電流取樣電阻(R14+R15),可改變相關阻值獲得不同恒流值。N5(LM555)時基電路作為單穩態觸發器,定時時間由R5、C3決定,約5秒。當電池電壓低于4.2V時,N2輸出(OUT端)為低電平0V,時基電路的②腳也為低電平,其輸出③腳持續高電平,HL2充電燈亮,VD3截止恒流電源向電池充電。當時基定時結束(恒流充電停止)時,N2檢測電池電壓,若高于4.2V,N2輸出高電平(約3.2V),時基電路得不到低電平觸發條件退出定時狀態,此時vD3導通,N1停止輸出,充電完成。N3用于充電器輸出電壓限制,防止未接電池時輸出電壓太高,本例限制為5V(R10決定)。其他電路原理簡單這里從略。電感可選市售品但電流為1A的。LM2575-ADJ為可調型,不必安裝散熱片,可用市售通用試驗板焊接,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到要求,焊接無誤,通電可正常工作,電路供電DC1O~15V。
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