專業(yè)課程設(shè)計

1、專業(yè)課程設(shè)計報告移動電源電池充電電路上海大學(xué)機(jī)自學(xué)院自動化系電氣工程及其自動化姓名:學(xué)號:指導(dǎo)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(shè)計73.1 設(shè)計原理圖73.2 相關(guān)參數(shù)計算8結(jié)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(fù)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(fù)極運動而嵌入石墨層中。放電時，鋰離子從石墨晶體內(nèi)負(fù)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(tài)出現(xiàn)，

2、而不是以金屬鋰的形態(tài)出現(xiàn)。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(jié)電壓高、自放電率低、電池循環(huán)次數(shù)多等優(yōu)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(yù)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(guān)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(jìn)行預(yù)充電，充電電流為設(shè)定電流的1/10，電壓升到3V后,進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)充電過程。標(biāo)準(zhǔn)充電過程為：以設(shè)定電流進(jìn)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(shè)定充電電流的1/10時，充電結(jié)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(jìn)行預(yù)充（恢復(fù)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(dāng)電池電壓上升到涓流充電閾值以上時，提高充電電流進(jìn)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(jié)電池設(shè)定的此電壓為3.04.2V。階段3:恒壓充電當(dāng)電池電壓上升到4.2V時，恒流充電結(jié)束，開始恒壓充電階段。電流根據(jù)電芯的飽和程度，隨著充電過程的繼續(xù)充電電流由最大值慢慢減少，當(dāng)減小到0.01C時，認(rèn)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(jié)合）。最小電流法監(jiān)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(xù)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(jié)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(shè)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(chǎn)，可以實現(xiàn)5V28V，010A鋰電池充電管理。充電控制器與傳統(tǒng)的控制器相比較，效率更高，散熱更少；充電電壓及電流的準(zhǔn)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(fù)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(nèi)部下拉電阻。STAT1(5)漏極開路充電狀態(tài)指示按鈕，指示各種充電操作TS(6)電池組溫度CP系數(shù)檢測。TTC安全時間(7)和終止控制PG開漏輸出(8)狀態(tài)良好指示STAT漏極開路2(9)充電狀態(tài)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(shè)置VFB輸出電壓（模擬反饋調(diào)整SRN電池電流(13)誤差放大器負(fù)輸入SRP電池電流(14)誤差放大器正輸入ISET2預(yù)充電和(15)終止當(dāng)前輸入設(shè)置ACSE適配器當(dāng)T(16)前輸入設(shè)置GND模擬數(shù)字(17)地REG連接小信N號肖特基(18)二極管LODPWM下RV部驅(qū)動輸(19)出。連接到下部功率MOSFETPH連接到（20）phase-switching節(jié)占八、HIDRPWM高V(21)端驅(qū)動輸出。連接到咼功率MOSFETBTSTPWM高（22）側(cè)驅(qū)動器正電源BAT電池和系DRV統(tǒng)之間的（23）MOSFET驅(qū)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(yù)充、快充和終止階段。當(dāng)接通電源，如果VbatvVlowv引腳的電圧，BQ24610控制電池進(jìn)入快速充電階段，預(yù)充電時為了激活正常的電池功能，預(yù)充電電流的大小約為充電電流的1/6,如果Vlow在30分鐘內(nèi)沒有達(dá)到啟動預(yù)充電的值，充電關(guān)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(xù)上升，當(dāng)電壓達(dá)到調(diào)節(jié)電壓時，充電電流逐漸減小，BQ24610負(fù)責(zé)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(fù)載供電，當(dāng)處于上電狀態(tài)或者睡眠模式的時候，電池連接到負(fù)載。當(dāng)電池跳出睡眠模式30ms,電池自動與負(fù)載斷開，適配器與電池相連。一個自動閉合邏輯防止轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的時候電流擊穿。每次確保輸出電容或者電源轉(zhuǎn)換器沒有充或者擊穿之后，進(jìn)入快速充電模式，充電器自動軟啟動充電器調(diào)節(jié)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(shè)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(guān)參數(shù)計豈禺:WO十>Wd0kl-D06當(dāng)5140;LT2203.1設(shè)計原理圖WUJ-LSASQMCI?!寸sifl*口Ll-1.冒

11、DOEX81(-爲(wèi)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(shè)計2）充電電流設(shè)計取3）輸入適配器電流取4）預(yù)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(guān)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）