1、專業課程設計報告移動電源電池充電電路上海大學機自學院自動化系電氣工程及其自動化姓名:學號:指導老師:2015年6月20日目錄一、鋰電池充電原理及曲線21.1 鋰電池的定義及特點21.2 鋰電池的充電過程2二、TI公司鋰電池充電管理芯片選型說明及芯片介紹31.1 芯片選型說明32.1 芯片介紹4456三、總體設計73.1 設計原理圖73.2 相關參數計算8結果分析9鋰電池充電原理及曲線1.1鋰電池的定義及特點鋰離子電池的負極為石墨晶體，正極通常為二氧化鋰。充電時鋰離子由正極向負極運動而嵌入石墨層中。放電時，鋰離子從石墨晶體內負極表面脫離移向正極。所以，在該電池充放電過程中鋰總是以鋰離子形態出現，

2、而不是以金屬鋰的形態出現。因而這種電池叫做鋰離子電池，簡稱鋰電池。鋰電池具有：體積小、容量大、重量輕、無污染、單節電壓高、自放電率低、電池循環次數多等優點，但價格較貴。1.2鋰離子電池的充電過程鋰離子電池的充電過程可分為四個階段：涓流充電（低壓預充）、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。鋰電池充電器的基本要求是特定的充電電流和充電電壓，從而保證電池安全充電。增加其他充電輔助功能是為了改善電池壽命，簡化充電器的操作，其中包括給過放電的電池使用涓流充電、電池電壓檢測、輸入電流限制、充電完成后關斷充電器、電池部分放電后自動啟動充電等。1鋰電池充電的方式是限壓恒流，都是由IC芯片控制的，典型的充電方式是：

3、先檢測待充電電池的電壓，如果電壓低于3V，要先進行預充電，充電電流為設定電流的1/10，電壓升到3V后,進入標準充電過程。標準充電過程為：以設定電流進行恒流充電，電池電壓升到4.2V時，改為恒壓充電，保持充電電壓為4.2V。此時，充電電流逐漸下降，下降至設定充電電流的1/10時，充電結束。圖1為充電曲線。階段1涓流充電涓流充電用來先對完全放電的電池單元進行預充（恢復性充電）。在電池電壓低于3V左右時采用涓流充電，涓流充電電流時恒流充電電流的十分之一即0.1C（以恒流充電電流為1A舉例，則涓流充電電流為100mA）。階段2:恒流充電當電池電壓上升到涓流充電閾值以上時，提高充電電流進行恒流充電。恒

4、流充電的電流在0.2C至1.0C之間。電池電壓隨著恒流充電過程逐步升高，一般單節電池設定的此電壓為3.04.2V。階段3:恒壓充電當電池電壓上升到4.2V時，恒流充電結束，開始恒壓充電階段。電流根據電芯的飽和程度，隨著充電過程的繼續充電電流由最大值慢慢減少，當減小到0.01C時，認為充電終止。階段4:充電終止一一有兩種典型的充電終止方法：采用最小充電電流判斷或采用定時器（或者兩者的結合）。最小電流法監視恒壓充電階段的充電電流，并在充電電流減小到0.02C至0.07C范圍時終止充電。第二種方法從恒壓充電階段開始時計時，持續充電兩個小時后終止充電過程。上述四個階段的充電法完成對完全放電電池的充電約

5、需要2.5至3小時。充電結束后，如檢測到電池電壓低于3.89V將重新充電。二、TI公司鋰電池充電管理芯片選型說明及芯片介紹1.1芯片選型說明因為本次移動電源電池充電電路的設計要求輸入的電壓為5V，電流為1A，所以可選擇TI公司BQ24610芯片作為充電管理。BQ24610是TI公司生產，可以實現5V28V，010A鋰電池充電管理。充電控制器與傳統的控制器相比較，效率更高，散熱更少；充電電壓及電流的準確度接近百分之百，有助于延長電池使用壽命。2.1芯片介紹引腳介紹圖2AImcnHo.jACN適配器電o:二*m；曲；：測；»；伽；iijACN1IREGN（1）流誤差放ACPV*21!N=

6、iGNDACDRV»1ACSET大器負輸CErW-J<:壬ISET2S1AT1r-qSRP入TS"-IS*iT；8；(T；11i：1liitSRNACP(2)適配器電流誤差放大器正輸入ACDRV(3)AC或適配器電源選擇輸出CE(4)充電使能，邏輯高電平輸入。咼電平充電使能,低電平停止充電，它有一個1M內部下拉電阻。STAT1(5)漏極開路充電狀態指示按鈕，指示各種充電操作TS(6)電池組溫度CP系數檢測。TTC安全時間(7)和終止控制PG開漏輸出(8)狀態良好指示STAT漏極開路2(9)充電狀態指示按鈕，指示各種充電操作。VREF3.3V參考(10)電壓輸出。ISE

7、T1快速充電(11)電流輸入設置VFB輸出電壓（模擬反饋調整SRN電池電流(13)誤差放大器負輸入SRP電池電流(14)誤差放大器正輸入ISET2預充電和(15)終止當前輸入設置ACSE適配器當T(16)前輸入設置GND模擬數字(17)地REG連接小信N號肖特基(18)二極管LODPWM下RV部驅動輸(19)出。連接到下部功率MOSFETPH連接到（20）phase-switching節占八、HIDRPWM高V(21)端驅動輸出。連接到咼功率MOSFETBTSTPWM高（22）側驅動器正電源BAT電池和系DRV統之間的（23）MOSFET驅動輸出vcc陽極電源（24）工作原理BQ24610充電

8、電路工作原理圖如圖3所示，該充電電路基本工作原理可分為預充、快充和終止階段。當接通電源，如果VbatvVlowv引腳的電圧，BQ24610控制電池進入快速充電階段，預充電時為了激活正常的電池功能，預充電電流的大小約為充電電流的1/6,如果Vlow在30分鐘內沒有達到啟動預充電的值，充電關閉，status引腳顯示充電出錯。快充分恒流充電和恒壓充電兩個階段，在該充電階段，恒流充電電流不變，電壓持續上升，當電壓達到調節電壓時，充電電流逐漸減小，BQ24610負責管理充電電流，在Vtt有效情況下，如果Vvfb>Vrech，并且Icharge<Iterm，檢測到充電終止。BQ24610能夠自

9、動選擇適配器或者電池給負載供電，當處于上電狀態或者睡眠模式的時候，電池連接到負載。當電池跳出睡眠模式30ms,電池自動與負載斷開，適配器與電池相連。一個自動閉合邏輯防止轉換器轉換的時候電流擊穿。每次確保輸出電容或者電源轉換器沒有充或者擊穿之后，進入快速充電模式，充電器自動軟啟動充電器調節電流。yijtr-sthi©DU如yhTCTh*4.flCFERfhZE*«ICtI*;；TE4tRI4制LKw£C4-VCC4VjIM1»TEAT口lAQtSVITfirF0AERleuecrmL：GClEATZH'ii"UVLCMT1(SET：ise

10、r|isen.IJiv原理框圖圖3三、總體設計0BATRCI-*j雹二忡品<IP押，貝*TW買TBH曹tww4VLFiERJkVeersiOhOElCQ*"*zc-*fl!CELrTd"eLSt*l*TE<LazinSTATIST*ITTE-CWYlRiP-SR*i臥urr*1MUT149dtp：EXIWHTjirCOfca.&seW3STITstat*ir&ChherTC"AWB-S1WGC3.2相關參數計豈禺:WO十>Wd0kl-D06當5140;LT2203.1設計原理圖WUJ-LSASQMCI?!寸sifl*口Ll-1.冒

11、DOEX81(-爲一幕po匚-雖i_sissn-盍世蠱dmd匸9離gqlbskg«J匚<13BLrrVW口Islrn*舌-左CI_HGf-LLnLS*1LL.HL6Lu:口AVWG呂-疋d岀孚0lLLlsoH口es-口*3Ivan貉Llvs*p'2e<djz1¥>£dUJrrA亠Er山一臥OVrm寸rJE3匚岀一uNagLgtsO缶忙呂<O+缶ld<oH1）充電電壓設計2）充電電流設計取3）輸入適配器電流取4）預充電電流取5）充電終止電流6）充電時間取，7）電感的選擇，開關頻率取輸入電壓，輸出電壓，最大輸入電流fs=300KHZ，L=6.8uH則占空比紋波電流飽和電流8）