基于MAX1501的锂离子电池充电器的研制

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1　引言

　　近几年来，随着各种便携式设备（如手机、笔记本电脑 、摄像机 、数码相机 、PDA 等）的不断推出 ，对电池的要求也随之提高。以前，在这类应用中，NiMH电池和NiCD电池，以其低价格占有较大优势；但随着便携式设备对体积/重量的要求越来越苛刻，工作和待机时间越来越长以及Li电池成本的不断降低，使 Li电池的优势性能在这类应用中得以充分的展示，被广大电子设计工程师和消费者所接受。随着Li电池性能的不断提高和成本的进一步降低，Li电池将在许多应用中取代NiCD和NiMH电池 。

　　虽然锂离子电池有以上种种优点和良好的市场前景，但它对充电电路的要求比较高，在使用过程中要避免出现过充电和过放电的现象。锂离子电池的充电过程如图１所示，在一个充电周期内，锂电池在充电开始之前需要检测电池的电压和温度，判断是否可充电，如果电池电压或温度超出允许范围，则禁止充电。每节电池的允许充电电压为2.5-4.2V，温度为2.5-50℃。在电池处于深放电的情况下，必须要求充电器具有预充过程，使电池满足快速充电的条件，然后根据电池厂商推荐的快速充电速度对电池进行恒流充电，电池电压缓慢上升；一旦电池电压达到所设定的终止电压（一般为 4.1V 或4.2V），恒流充电终止，充电电流快速衰减，充电进入满充过程；在满充过程中，充电电流逐渐衰减，直到满充时间超时，转入顶端截止充电；顶端截止充电时，充电器以极小的充电电流为电池补充能量；顶端截止充电一段时间后，关闭充电。

2　MAX1501简介
　　
　　MAXIM公司的MAX1501是一种全新的温度调节线性充电器采用16引脚TQFN封装，可为锂离子、镍镉、镍氢电池进行充电.MAX1501的特点及其引脚功能。它具有如下特点：

　　1.独立运行或由微处理器控制的线性充电方案；

　　2.输入大于6.5v时充电停止；

　　3.电流检测监视器输出；

　　4.电池电压下降4v以下后自动启动充电；

　　5.无电池时仍然保持稳定输出；

　　6.集成了PMOSFET.反向阻断二极管和检测电流电阻；

　　7.薄型QFN封装的多化学类型充电器。

3　MAX1501引脚功能

　　INP：高电流充电输入；

　　IN: 低电流充电输入；

　　GND： 地.连接外部开关到地；

　　SETI：电流传感跨导放大输出；

　　VL： 线性输出调整器；

　　TMAX： 输入最大充电时间选择(仅对max1501)；

　　IC：　 MAX1501Z的内部连接.随浮动；

　　FULLI： 最大关闭电流选择输入；

　　TEMP：衰耗温度选择输入；

4　锂离子电池充电器的研制

　　MAX1501的最典型的应用是能够用10%的快速充电电流对锂离子电池进行预充电，用一个软启动系统持续增加充电电流。以每20ms增加10%直到电压达到2.8V，当电池电压达到规格电压4.1V/4.2V时进入常压状态并且减少充电电流。在SETI与地之间设置一个晶体管来控制快速充电电流，并且通过减少输入电流使MAX1501远离过热，温度调节电路调节MAX1501的温度。当到达顶端关断电流的关断值时RLED脚作用一个高阻抗 进入低维护状态。 当电池电压低与95%时，通过设置SELV可以自动进行在充电。


　　（1）设置充电电流

　　设定电阻充电电流根据下列公式


　　（2）设置电容

　　为了获得合适的稳定性，可以用一个陶瓷电容最常用10uF 5R陶瓷电容来连接BATT到GND。将IN和INP连接起来并且到GND用1uF的陶瓷电容。由于过高输入电压或过高充电电流，可用更大的输入途径电容来降低噪声。

　　（3）设置温度调节

　　在逻辑输入条件下设置规则的死机温度，MAX1501通过降低充电电流来限制由TEMP设定的死机温度值。MAX1501运行正常，温度环路不会显示异常情况。TEMP允许在提供过多的能量损失的保护的前提下将充电电流扩展到最大限度。

　　（4）设置充电时间

　　在TMAX逻辑输入条件下设置最大充电时间。TMAX限制充电周期用来保护电池充电过长。将TMAX与GND连接起来可将最长充电时间设置为三小时。将TMAX悬空可将最大充电时间设置为4.5小时。将TMAX和VL连接起来可将最长充电时间设置为6小时。

　　（5）综述讨论

　　MAX1501和一个微处理器相结合从而决定它有很好的充电方案专用的热调节电路用来限制电路节点温度，当快速充电或当环境温度很高的时候确保最大充电电流不会损坏充电器，在没有电池的情况下MAX1501提供可调节的输出电压，在允许电池充电的情况下这个装置有较高的适应性, 安全时间内可以提供一个可调整的快速充电电流,顶端关断电流,.并且有热量方嵌条调整点.其它特点包括输入电量检测 并且有输入低的过压保护和规定了较低的控制输入.MAX1501能够接受一个4.5V到13V的电压供电.但是当输入电压超过6.5伏时为了防止过多的能量消耗MAX1501充电停止.MAX1501扩大了温度范围(-40°C to +85°C)并且体积也减小了.

5　结束语

　　本文介绍了一种采用ＭＡＸ1501 充电控制芯片设计的简单实用的锂离子电池充电器，最后对电路的特性及充电参数的设置进行了分析。


参考文献

[1] 王鸿麟，景占荣，通信基础电源，西安电子科技大学出版社，2001

[2] 王鸿麟，钱建立，周晓军，智能快速充电器设计与制作科学出版社，1998