浅谈电池充电器原理

锂离子和锂聚合物电池充电

镍基电池充电器限制电流，而锂离子电池充电器则需同时限制电压和电流。最初的锂离子电池充电电压限制在4.10V/节。电压越高意味着容量越大，现在可以通过增加化学添加剂实现4.20V电池电压。当前的锂离子电池一般充电到4.20V，容差为±0.05V/节。

当端电压达到电压阈值并且充电电流降至0.03C (约Icharge的3%，参考图6)时表明电池已充满。多数充电器达到满充的时间约为3小时。尽管某些线性充电器声称Li+电池充电只需约一小时，但这类充电器通常在电池端电压达到4.2V时就终止充电，这种方法只能将电池充到其容量的70%。

图6. 恒流、恒压充电，主要用于蜂窝电话，无线设备和笔记本电脑。

较高的充电电流并不会使充电时间缩短太多。较高的充电电流能较快达到电压峰值，但是浮充需要较长时间。通常，浮充时间是初始充电时间的两倍。锂离子电池保护

因为Li+电池过充或过放可能会导致爆炸并造成人员伤害，所以使用这类电池时，安全是主要关心的问题。因此，商用锂离子电池组通常包括象DS2720这样的保护电路(图7)。DS2720提供了可充电Li+电池所需的所有保护功能，如：在充电时保护电池、防止电路过流、通过限制电池的放电电压延长电池寿命。

图7. DS2720锂电池保护IC的典型应用电路

DS2720 IC使用外部开关元件，如低成本n沟道功率MOSFET，来控制充电和放电电流。内部9V的电荷泵为外部n沟道MOSFET提供高端驱动，与常见使用相同FET的低端保护电路相比具有更低的导通电阻。FET导通电阻实际上随电池放电而减少(见图8)。

图8. 受DS2720高端模式控制的保护FET电阻小于传统低端模式FET电阻。受DS2720控制的FET电阻实际上随电池电压下降而降低。保护模式

过压

如果在VDD检测的电池电压超过过压阈值VOV时间大于过压延迟时间tOVD，则DS2720关闭充电FET，并将保护寄存器的OV置位。在过压期间，放电通路保持开放。除非被另外保护条件锁定，当电池电压降到充电使能阈值VCE以下或由于放电导致VDD - VPLS > VOC时，充电FET被重新使能。

欠压

如果在VDD检测的电池电压低于欠压阈值VUV时间大于欠压延迟时间tUVD，则DS2720关闭充电和放电FET，并将保护寄存器的UV置位，使其进入休眠模式。当电池电压升到VUV以上和连接充电器后，IC打开充电和放电FET。

短路

如果在VDD检测的电池电压低于放电阈值VSC时间达到延迟时间tSCD，则DS2720关闭充电和放电FET，并将保护寄存器的DOC置位。除非PLS上的电压升至大于VDD - VOC，否则充电和放电FET不会导通。DS2720提供流经内部VDD至PLS电阻RTST的测试电流，当VDD升至大于VSC时上拉PLS。DS2720利用此测试电流检测有害低阻抗负载的移除。另外，测试电流还提供了流经RTST，由PLS到VDD的恢复性充电通路。

过流

若加在保护FET的电压(VDD - VPLS)大于VOC的时间超过了tOCD，则DS2720关断外部充电和放电FET，并将保护寄存器DOC置位。直到PLS上的电压升至大于VDD - VOC时电路才会导通。DS2720提供流经内部VDD至PLS电阻RTST的测试电流来检测有害低阻抗负载的移除。

过热

若DS2720温度超过TMAX，则立即关断外部充电和放电FET。在以下两个条件满足前FET不会导通：电池温度降到低于TMAX，主机将OT复位。

充电温度

应尽量在室温下充电。镍基电池应在10°C至30°C