鉅大LARGE | 點擊量:670次 | 2020年07月03日
磷酸鐵鋰離子電池充電器CN3059
磷酸鐵鋰離子電池是一種用磷酸鐵鋰(LiFepO4)材料作電池正極、用石墨作電池負極的新型鋰離子電池。有關該電池的詳細介紹請參看本刊9期磷酸鐵鋰動力鋰電池一文。
磷酸鐵鋰離子電池的標稱電壓是3.2V、終止充電電壓是3.6±0.05V、終止放電電壓是2.0V。該電池與鋰離子電池相同要求恒流、恒壓充電,充電率范圍是0.2~1C。
上海如韻電子有限公司在自主開發出單節鋰電子充電器芯片CN3052及CN3056后,2007年又開發出性能更好的單節磷酸鐵鋰充電器芯片CN3058及CN3059,滿足了市場的需求。本文將介紹CN3059。
特點與應用
CN3059是一種對單節磷酸鐵鋰離子電池進行恒流、恒壓充電的充電器IC。用該IC組成的充電器重要特點:充電電流可由一外設電阻RISET設定,最大充電電流可達1A;輸入電壓4~6V,可采用USB接口或4.5~6V輸出電壓(輸出電流1000~1500mA)的AC/DC適配器供電;充電器電路簡單、外圍元器件少、成本低;對過放電(電池電壓<2.0V)的電池有小電流預充電模式;內部有功率器理電路,若芯片的結溫超過115℃時能自動降低充電電流作過熱保護,使用戶可設置較大的充電電流,以提高充電效率;有兩個LED分別作充電狀態指示及充電結束指示;有輸入電壓過低(<3.61V)時的輸出鎖存功能、自動再充電功能、電池溫度監測功能;采用小尺寸、散熱增強性的10引腳DFN封裝;充電溫度范圍0~45℃或0~65℃(由充電電池參數決定)。
CN3059是磷酸鐵鋰離子電池的專用充電器IC,但它還有一個獨特的特點:外設一個電阻RVSET,它可以新增恒壓充電的輸出電壓。利用這個獨特的特點,可以組成簡易的3節鎳氫電池充電器及4V鉛酸電池充電器或鋰離子電池充電器。
由CN3059組成的充電器適合充0.5~4Ah的磷酸鐵鋰離子電池。其應用領域:礦燈、LED應急燈、警示燈;車模、船模、航模及電動玩具;在照相機中,用3.2V磷酸鐵鋰離子電池替代一次性3V鋰離子電池(型號為CR123A),其外廓尺寸相同;通信裝置;小型醫療儀器及野外測試儀器;小型電動工具等。另外,可采用CN3059組成充3節鎳氫電池及4V鉛酸電池的充電器等。
封裝、引腳排列及功能
CN3059采用散熱增強型10引腳小尺寸DFN封裝,其引腳排列如圖1所示,各引腳功能如表1所示。
圖1CN3059引腳圖
重要參數
CN3059的極限參數:各引腳的電壓范圍為-0.3~6.5V;BAT引腳與GND短路時間可持續;靜電擊穿電壓為2kV;最高結溫為150℃;焊接溫度為300℃(10s)。
CN3059的電氣參數:電源輸入電壓范圍為4~6V;靜態電流典型值為650μA;低壓鎖存電壓為VIN≤3.61V;預存電閾值電壓是電池電壓小于2.05V;恒壓充電電壓3.6V;充電結束閾值電壓(ISET端電壓)為0.22V;睡眠模式閾值電壓為VIN-VBAT≤20mV;睡眠模式解除閾值電壓為VIN-VBAT≥50mV;TEMp端高溫閾值電壓為80%VIN,低溫閾值電壓為48%VIN。
典型應用電路
采用CN3059組成磷酸鐵鋰離子電池充電器電路與由CN3056組成的鋰離子充電器電路相比,前者有兩個突出的優點:①精確檢測充電電池的電壓,充電電池的終止充電電壓控制得更精確,使電池充的更滿;②采用在FB端與電池正極之間加接一個電阻RVSET,使充電器除能充磷酸鐵鋰離子電池外,也可簡單地組成充鉛酸電池及鎳氫電池,擴展了充電器功能。下面分別介紹這2種典型應用電路。
1充磷酸鐵鋰離子電池電路
充電電池型號為26650,容量為2800mAH,采用1000mA恒流電充電(其充電率約0.36C),充電器電路如圖2所示。
圖2磷酸鐵鋰離子電池充電電路
圖3一般電池電壓檢測電路
圖4精確電池電壓檢測電路
粗看起來,FB端、電池正極端及BAT端是同電位的。但要注意的是從BAT端流到電池正極的電流是ICH,若連接線電阻為△R,其壓差VDROp=ICH×△R;而若從電池正極流入FB的電流是IFB,連接線電阻也為△R,則V’BAR-VFB的壓差為IFB×△R。因為ICH往往是0.xA~1A,而IFB≈3μA,所以VBAT與V’BAT的壓差較大,而V’BAT與VFB之間的壓差甚?。╒BAT>V’BAT>VFB),用VFB端反饋到誤差放大器的電壓與電池的實際電壓更接近,即檢測電池電壓更精確。這一種精確測量方法也稱為開爾文檢測法(KeLvin)。用這方法精確檢測電池電壓可使電池的終止充電電壓更精確,電池也沖的更滿。
2充4V鉛酸電池或3節鎳氫電池或鋰離子電池的電路
在FB端與電池正極之間加一個RVSET電阻,可以調節恒壓充電的電壓這一特點,則除充磷酸鐵鋰離子電池外,還可組成簡易4V鉛酸電池或3節鎳氫電池充電器,電路如圖5所示。
圖5鉛酸電池或鎳氫電池充電器電路
圖63.2V磷酸鐵鋰離子電池及3.6V鋰離子電池充電器電路
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