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锂电池的充电电压和电流应该是多少

锂电池充电电流和电压关系图和原理图
锂电池充电电流和电压关系图的原理图

有上图可以看出,锂电池充电电流和电压是动态变化的,这是由锂电池本身的化学物质决定的。所以需要根据锂电池本身的充电特性来配置充电IC的性能,以达到正确,安全,高效的使用锂电池。日常表述中的“锂电池充电电流”是针对锂电池在充电过程中所处快速充电阶段的充电电流而言的,作为一个动态的过程,锂电池最理想充电电流实际上是分为三个阶段的。常用锂电池充电IC如TP4012A、TP8052、TP8056,本文最后处有部分介绍。
 

几种不同充电状态的性能描述

1、待机状态:
    在如下几种情况下会处理待机状态:
    a. 输入电压低于电路最低工作电压。
    b. 电池电压充饱后。
    c. 利用外置开关强行关断IC,停止IC充电。
    待机状态的电压电流特性:充电IC无充电电压输出,IC输入电流在uA级,可以减小电路损耗。

2、预充状态:如上图所示。预充电时的最佳电流:即当锂电池的初始/空载电压低于预充电阈值时,首先要经过一个预充电阶段,就单个锂离子电池而言,这个阈值一般为3.0V,在此阶段,预充电电流大约为下一个阶段——恒流充电阶段电流的10%左右。

3、恒流充电状态:如上图所示最大充电电流部分,在电池电压已经大于预设电压阀值而小于最高电压4.2V时,此时IC将以外挂电阻设定的最大充电电流来给电池充电。将电池电压充到等于最大充电电压(4.2V附近)时为止。
。恒流充电时的最佳电流:所谓恒流就是电流恒定,电压逐渐升高,此时进入快速充电阶段。大多数的恒流充电电流设定为0.5~0.8C之间,可以理解为0.7C,也就是在不考虑其他因素的情况下,大约两个小时可以充满。之所以选择0.7C,是因为这个电流很好地做到了充电时间与充电安全性的平衡。

恒流充电状态时需要注意的几个问题:
   1. 在此状态下,IC处于最大充电电流状态,此时的损耗也是也是最大的。线性降压的损耗计算=(VIN-VOUT)×IOUT。此时需要注意IC的最高工作温度。
   2. 因为最高充电电流的造成温升的提高,IC会自动降低最大充电流。这就是在过热时充电电流下降的原因。

4、恒压充电状态:如上图所示最大充电电压部分,当检测到电池电压等于或者接近电池充电电压时。此时将会以恒定4.2V充电电压,而逐步降压充电电流的充电方式。当检测到充电电流小于最大设定电流的1/10时,将会停止充电。恒压充电时的充电电流:就单节锂离子电池而言,当电池达到一定电压值时,即进入恒定电压充电,这个电压值一般为4.2V,在此阶段,电压不变,电流减小;这种电流减小是个依次递减过程,大多数的锂电池保护选择0.1C为终止电流,这也就意味着充电过程进入结束状态。一旦充电结束,则充电电流降为零。在此状态下需要注意的问题就是:当电池充大最高设定电压时可以自动关断,同时,当IC的过压保护点在非正常电池状态下,可以自动锁定。

    锂电池最佳充电电流的核心是恒流充电时的电流设计,这里要强调的是,大多数便捷式锂电池较宜设计为0.5C~0.8C充电,如:iPhone的1400mAh容量(容量mAh=电流mA×时间h)的电池为例,苹果选择了0.7C,即苹果充电电流多为1A左右,大部分的电池在0.5C--0.8C之间你们可以选择了!

    锂电池最大充电电流严格说是由电池结构决定的,因而,各个锂电池生产厂家对此规定并不一致,有的设定为0.6C,便携式锂电池最高的规定为1C。
    当然也不能忽视预充电和恒压充电的电流设计,这两个过程中,如果初始电压不低于预充电阈值3.0V,则不存在预充电过程。总的来说,在恒流充电过程前后有一个事前酝酿和运动休整的过程有利于锂电池的长期使用。

锂电池充电管理IC分类及应用
电池充电管理IC分类:
按照充电电路结构可以分为:
1. 线性降压充电管理IC:
   主要型号: TP4010,TP4011,TP4012,TP4013,TP4014,TP4015,TP4016。
   线性降压部份基本功能类似于LDO的线性降压电路。
   最大可充电电流设定:一般是通过恒流源外挂电阻的方式来设定, 而且一般是内部集成功率器件。
   主要应用领域:MP3,MP4,GPS,PMP,PDP

2. 开关降压充电管理IC
    主要型号:TP8056,TP8052。
    开关降压电路的基本功能与BUCK降压电路一样。
    也分为同步降压和非同步降压。
    最大可充电电流设定:一般通过串联在充电回路中的电阻取样电压降来决定。
    主要应用领域:较大容量备用电池,NOTEBOOK电池,各类锂电池包                 

锂电池充电IC典型器件

TP4012A特性
输入电压:4.5V~7V,恒流恒压充电,无外围无器件。
内置MOS管,线性充电
用于单节锂电池充电,稳定充电电流可达800mA。
外围电路电路极其简单(如下图),仅需一电阻即可调节输出电流。
TDFN-10极小封装。  

TP4012A单节锂电池充电IC 
 
 
TP8052特性 
 4.5V~6V输入电压范围
 充电电流可达1.4A,PWM同步降压式开关充电,不发热                  锂电池 充电 开关
 用于单节锂电池充电,恒流恒压充电。
 外围电路简单(如下图)
TDFN-10极小封装。
1.5A大电流单节锂电池充电IC TP8052 
 
TP8056特性
最大输入电压20V
3A大电流开关式恒流恒压充电IC
 用于单节或者双节锂电池充电
 效率高达88%
 极小SOP-8封装
 
 
1.5A/2A/3A单节或者双节锂电池充电IC
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

锂电池充电IC

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