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快速、高效、独立型 NiMH/NiCd 电池充电(06-100)

—— 快速、高效、独立型 NiMH/NiCd 电池充电
作者:凌力尔特公司 Fran Hoffart时间:2008-04-03来源:电子产品世界

  引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/81169.htm

  尽管近期人们普遍关注的焦点是锂离子电池,但不应忘却其它,例如镍镉 (NiCd) 和镍氢 (NiMH) 电池在可再电源系统中拥有自己的优势。基于镍的电池很坚固、能够承受高放电速率、具有上佳的使用寿命、不需要特殊的保护电路、而且也比锂离子电池便宜。在这两种电池中,由于电池容量 (NiMH 电池的容量比 NiCd 电池高 40% ~ 50%) 和环保方面的原因(NiCd 电池含有有毒的镉元素),NiMH 电池正在迅速取代 NiCd 电池。

  LTC4010 和 LTC4011 是 NiCd / NiMH 电池器,它们简化了镍电池器设计,并包含电源控制和充电终止电路,这些电路运用一种同步降压型拓扑结构来实现多达 16 节串联电池的快速充电。LTC4011 在一个 20 引脚 TSSOP 封装中提供了完整的功能组合,而 LTC4010 则采用了 16 引脚 TSSOP 封装。LTC4010 去除了 PowerPathTM控制输出、top-off 充电指示器、DC 功率检测输入,并提供了有限的热敏电阻选项。

  NiCd/NiMH 电池充电

  电池的尺寸和额定容量多种多样。当指定充电电流时,它常常与电池的容量 (或简单地用 “C” 来表示) 有关。字母“C”是一个用于指示制造商规定的电池放电容量的术语,以 “毫安小时 (mAh)” 为单位来度量。在进行快速充电的场合,该额定容量变得重要起来,这是因为它决定了实现正确充电终止所需的充电电流。

  镍电池的常用充电方法有很多种。它们均与充电周期的长度有关,而推荐的充电电流便是由充电周期的长度来决定。缓慢充电 (即低速率充电)连续施加约 14 个小时(由一个定时器来设定)的较低充电电流 (通常为 0.1C)。急速充电向电池施加一个约 0.3C 的恒定电流,而快速充电则输送的是 1C 或更高的恒定电流。急速充电和快速充电周期均要求在电池变至满充电状态时终止充电电流。

  在一个快速充电周期中,一个恒定电流被加至电池,同时允许电池电压上升至所需的电平 (在限值范围内) 以强制该电流。随着电池接受电荷,电池电压和温度缓慢攀升。当电池达到满充电状态时,电池电压上升的速度加快并达到一个峰值,然后开始下降 (-DV);与此同时,电池温度开始急剧上升 (DT/Dt)。大多数快速或急速充电终止法均采用上述条件 (一种或全部两种) 来终止充电周期。

  完整的四节 NiMH 电池充电器

  图 1 示出了一个采用高效 LTC4011 550kHz 同步降压型转换器的快速、2A 充电器。LTC4011 通过集成镍电池充电所需的全部功能 (包括恒定电流控制电路、充电终止、自动涓流和 top-off 充电、自动再充电、可设置定时器、PowerPath 控制和多状态输出) 而简化了充电器设计。如此之高的集成度减少了组件数目,从而实现了一个占板面积不足 4cm2 的完整充电器。

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