什么是電池充電器

　　電池充電器是電動車、電動工具、電玩、筆記本、光伏、數(shù)碼及小型便攜式電子設(shè)備及電子電器所用可充電電池充電用電子設(shè)備，一般由外殼、電源轉(zhuǎn)換部分、充電檢測部分、充電保護部分等組成。其輸出類型為純直流或脈動直流。按連接方式可分為插墻式和桌面式。按所充電電池的類型又可分為鎳鎘電池充電器、鎳氫電池充電器、鎳鋅電池充電器、鉛酸電池充電器、鋰電池充電器、磷酸鐵鋰充電器。

　　電池充電器的分類

　　電池充電器可以根據(jù)不同的分類方式進行分類。以下是一些常見的電池充電器分類：

　　1. 按充電方式分類：

　　- AC-DC或者DC-DC直流充電器：適用于直流電源，如家庭插座、車輛電源等。

　　- AC-AC交流充電器：適用于交流電源，如商業(yè)充電樁、公共場所充電設(shè)備等。

　　2. 按充電

　　電池類型分類：

　　- 鋰離子電池充電器：適用于鋰離子電池，如手機電池、筆記本電池等。

　　- 鉛酸電池充電器：適用于鉛酸電池，如汽車蓄電池、UPS電池等。

　　- 鎳氫電池充電器：適用于鎳氫電池，如無線電話電池、電動工具電池等。

　　3. 按充電速度分類：

　　- 快充充電器：能夠以較高的CC電流進行快速充電，適用于需要快速充電的場景。

　　- 慢充充電器：恒壓方式或者低CC電流充電速度較慢，適用于需要長時間充電的場景。

　　快充和慢充可以看充電電流的高低,充電電流大小又和散熱緊密相關(guān),電流越大,散熱要求越苛刻,所以此時又需要考慮安全性,熱失控是安全性問題的禁區(qū).

　　4. 按充電器功能分類：

　　- 普通充電器：只提供基本的充電功能，沒有其他特殊功能。

　　- 智能充電器：具備智能識別功能，可以根據(jù)電池類型和充電狀態(tài)自動調(diào)整充電參數(shù)。

　　需要注意的是，不同類型的電池充電器適用于不同類型的電池，使用時需注意充電器和電池的匹配性，以免損壞電池或充電器。

　　建議:選購充電器之前,全面了解自己的用電設(shè)備之電池的化學(xué)類型,以及電壓等級,安全級別,以及相關(guān)的電壓,電流,溫度等數(shù)據(jù),一般可以直接咨詢充電器廠家或者賣家,這樣能有效并快速選配到合適的充電器.

　　電池充電器一般有哪些類型?

　　標(biāo)準(zhǔn)充電器、5、7號兩用型、口香糖充電器、多功能充電器、數(shù)碼設(shè)備充電器、手機充電器、蓄電池充電器、太陽能充電器、對講機充電器、MP3充電器、USB充電器、電池組充電器、微電腦充電器、智能充電器、充電器轉(zhuǎn)接頭、通用充電設(shè)備、手機加油站、電動車用充電機、其它。

　　電池充電器的原理

　　摘要：本文概要介紹了電池充電方式和現(xiàn)代電池技術(shù)，以使讀者能更好的了解便攜設(shè)備中使用的電池。本文對鎳鎘(NiCd)電池，鎳氫(NiMH)電池和鋰離子(Li+)電池的化學(xué)性質(zhì)進行了描述，還介紹了一款單節(jié)鋰離子和鋰聚合物電池保護芯片。

　　概述

　　電池的應(yīng)用從來沒有像現(xiàn)在這么廣泛。電池正在變得更小、更輕，在單位體積內(nèi)容納更多能量。電池發(fā)展的主要動力來自便攜設(shè)備(例如移動電話，膝上電腦，攝錄像機和MP3播放器)的快速發(fā)展。這篇關(guān)于充電方式和現(xiàn)代電池技術(shù)的應(yīng)用筆記將幫助您更好了解這些便攜設(shè)備中使用的電池。

　　電池的定義

　　如果電池僅定義為能量儲存系統(tǒng)，則其有可能包括飛輪和時鐘發(fā)條等元件。在現(xiàn)代技術(shù)中電池的更精確定義為：能夠產(chǎn)生電能的便攜、獨立化學(xué)系統(tǒng)。

　　一次電池，又叫不可充電電池或原電池，從電池單向化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生電能。原電池放電導(dǎo)致電池化學(xué)成分永久和不可逆的改變。但可充電電池，又叫二次電池，可在應(yīng)用中放電，也可由充電器充電。所以，二次電池儲存能量，而不是產(chǎn)生能量。

　　充電和放電電流(安培)通常用電池額定容量的倍數(shù)表示，叫做充電速率(C-rate)。例如，對于額定為1安時(Ah)的電池，C/10的放電電流等于1Ah/10 = 100mA。電池的額定容量(Ah或mAh)是電池在特定的條件下完全放電所能儲存(產(chǎn)生)的電能。因此，電池的總能量等于容量乘以電池電壓，單位為瓦時。

　　電池性能的測試

　　電池的化學(xué)成分和設(shè)計共同限制了輸出電流。若沒有實際因素限制性能，電池瞬時可以輸出無窮大電流。限制電池輸出電流的主要因素是基本化學(xué)反應(yīng)速率、電池設(shè)計，以及進行化學(xué)反應(yīng)的區(qū)域。某些電池本身具有產(chǎn)生大電流的能力。如鎳鎘電池短路電流可大到足以融化金屬和引起火災(zāi)。其它一些電池只能產(chǎn)生弱電流。電池中所有化學(xué)和機械總效應(yīng)可用一個數(shù)學(xué)因數(shù)表示，即等效內(nèi)阻。降低內(nèi)阻可獲得更大電流。

　　沒有電池能永久儲存能量。電池不可避免要進行化學(xué)反應(yīng)并緩慢退化，導(dǎo)致儲存電量減少。電池容量與重量(或體積)之比稱為電池的能量密度。高能量密度意味著在給定體積和重量的電池中可存儲更多能量。

　　下表給出了個人電腦和蜂窩電話中可充電電池的主要化學(xué)成分，以及其額定電壓和能量密度(以瓦時每千克，或Wh/Kg表示)。

　　多節(jié)鎳鎘電池充電器

　　這里介紹一個簡單實用的多節(jié)鎳鎘電池充電器，只需調(diào)整充電器里電位器的阻值，就可以對1～7節(jié)不同節(jié)數(shù)的5號鎳鎘電池進行充電。

　　電路原理

　　電路原理如圖所示。220V交流電經(jīng)變壓器T降壓、二極管VD1～VD4整流，再經(jīng)電容C1濾波輸出約14V左右的直流電壓，一路經(jīng)R1使發(fā)光二極管LED1點亮，指示電源工作;另一路經(jīng)電阻R3限留后由三極管VT與電位器RP調(diào)壓輸出，向鎳鎘電池組G充電。調(diào)整電位器RP的阻值，可以改變充電器的輸出電壓，以適應(yīng)不同節(jié)數(shù)電池充電的需要被充電池應(yīng)串聯(lián)接在充電器的輸出端上。R2與LED2組成充電指示電路，在充電過程中，LED應(yīng)能正常發(fā)光指示。隨著充電不斷進行，鎳鎘電池組的端電壓不斷升高，充電電流就會逐漸減小，LED2的發(fā)光亮度也隨之下降，當(dāng)LED2發(fā)光很暗時即表示電池已經(jīng)充足。

　　元件選擇與制作

　　VT應(yīng)采用3DD15、BU406型塑封大功率NPN型三極管，不必加裝散熱板;VD1～VD4可用1N4001型等普通硅整流二極管;電源指示燈LED1可用紅色發(fā)光二極管，充電指示LED用綠色發(fā)光二極管。

　　RP用WH7型臥式微調(diào)電阻器，R1為碳膜電阻器，R2為RJ-1/2W型金屬膜電阻器，R3要用1W金屬膜電阻器，C1為CD11-16型電解電容。

　　T采用220V/12V、3VA小型電源變壓器。

　　本電路調(diào)試要點是調(diào)整電位器RP的阻值，首先應(yīng)確定每次充電時的電池節(jié)數(shù)。待充電池應(yīng)串聯(lián)后再接入充電器，并串入電流表。調(diào)整電位器RP使電流表的數(shù)值在50～60mA間即可，然后封固電位器RP。若每次充電時電池節(jié)數(shù)不同，RP可改用WH5型小型合成碳膜電位器，每次在充電前均應(yīng)調(diào)整RP的阻值，使充電電流在50mA左右。

　　電池充電器安規(guī)全球認證標(biāo)準(zhǔn)

　　電池充電器CE認證標(biāo)準(zhǔn)

　　充電器CE法規(guī)指令2006/95/EC ，2004/108/EC

　　EN60335-1

　　EN60335-2-29

　　EN61000-3-2

　　EN61000-3-3

　　EN55014-1

　　EN55014-2

　　電池充電器GS認證標(biāo)準(zhǔn)

　　EN60335-1

　　EN60335-2-29

　　電池充電器CB認證標(biāo)準(zhǔn)

　　IEC60335-1

　　IEC 60335-2-29

　　電池充電器PSE認證標(biāo)準(zhǔn)

　　J60335-1

　　J60335-2-29

　　電池充電器SAA認證標(biāo)準(zhǔn)

　　AS/NZS 60335.2.29

　　AS/NZS 60335.2.29

　　電池充電器CCC認證標(biāo)準(zhǔn)

　　GB4706.1

　　GB4706.18

　　GB17625.1-1998

　　GB17625.2-1998

　　GB4343-1995

　　經(jīng)濟型電池充電器的選擇

　　選擇經(jīng)濟型充電器時，可以考慮以下幾個因素：

　　1. 價格：經(jīng)濟型充電器通常價格相對較低，可以根據(jù)預(yù)算選擇適合的價格范圍內(nèi)的充電器。

　　2. 功能：經(jīng)濟型充電器可能功能相對簡單，可以根據(jù)自己的需求選擇是否需要額外的功能，如快充、智能識別,LED指示,顯示屏量化指示,三防等。

　　3. 充電速度：經(jīng)濟型充電器的充電速度可能相對較慢，可以根據(jù)充電需求選擇適合的充電速度。大致按照電池容量對應(yīng)電流和時間來計算.C=I*T, C:電池容量,I:充電電流,T:充電時間

　　4. 安全性：無論價格如何，充電器的安全性都是重要的考慮因素。確保經(jīng)濟型充電器具備過電流保護、過熱保護、短路保護等安全功能。

　　5. 品牌和質(zhì)量：盡量選擇知名品牌的經(jīng)濟型充電器，以確保質(zhì)量和售后服務(wù)。

　　6. 兼容性：確保經(jīng)濟型充電器適用于你所使用的鋰電池類型，如鋰離子電池、鋰聚合物電池等。

　　最后，根據(jù)你的實際需求和預(yù)算，在以上因素的基礎(chǔ)上選擇適合的經(jīng)濟型充電器。

　　建議:一般使用建議按照0.8到1元/瓦進行預(yù)算,基本可以選購到合適并且安全的充電器.

　　專業(yè)級充電器的選擇

　　選擇專業(yè)充電器時，可以考慮以下幾個因素：

　　1. 兼容性：確保專業(yè)充電器適用于你所使用的電池類型，如鋰離子電池、鉛酸電池、鎳氫電池等。

　　2. 充電速度：專業(yè)充電器通常具備較高的充電速度，可以根據(jù)需要選擇適合的充電速度?？斐涔δ芸梢源蠓s短充電時間。

　　3. 安全性：專業(yè)充電器應(yīng)具備多重安全保護功能，如過電流保護、過熱保護、短路保護等。確保充電過程安全可靠。

　　4. 充電參數(shù)調(diào)節(jié)：專業(yè)充電器通常具備可調(diào)節(jié)的充電參數(shù)，如充電電流、充電電壓等。這可以根據(jù)不同電池類型和需求進行調(diào)節(jié)，以最大程度地延長電池壽命。

　　5. 品牌和質(zhì)量：選擇知名品牌的專業(yè)充電器，可以獲得更好的質(zhì)量和售后服務(wù)?？赏ㄟ^閱讀用戶評價和評級來獲取更準(zhǔn)確的信息。

　　6. 其他功能：一些專業(yè)充電器可能具備其他功能，如容量測試、電池修復(fù)等。根據(jù)個人需求選擇是否需要這些額外功能。

　　通用電池充電器有什么作用

　　設(shè)計電池充電器的第一步是從眾多可用解決方案中選擇電池充電器IC。為了做出明智的決定，設(shè)計團隊首先必須明確定義電池參數(shù)(化學(xué)組成、電池單元數(shù)量等)和輸入?yún)?shù)(太陽能、USB等)。然后，團隊必須搜索符合輸入和輸出參數(shù)的充電器，比較大量的數(shù)據(jù)手冊，以確定最佳解決方案。方案選擇的過程應(yīng)允許團隊為應(yīng)用選擇最佳解決方案，當(dāng)然一旦設(shè)計參數(shù)發(fā)生改變，則需重新回到數(shù)據(jù)手冊比較。

　　如果可以完全跳過此步驟會怎么樣呢? 如果設(shè)計人員能夠?qū)Ｗ⒂趹?yīng)用解決方案，將電池充電器IC視為一個黑匣子，在真正需要生成一個可行的解決方案時才放入實際的IC，那該多好啊。到那時，無論基本設(shè)計參數(shù)如何，設(shè)計人員只需要從現(xiàn)成產(chǎn)品中選取一個通用電池充電器IC即可。即使應(yīng)用參數(shù)發(fā)生變化(輸入切換、電池類型改變等)，現(xiàn)成的電池充電器IC仍然適用。無需重新額外搜索數(shù)據(jù)手冊。

　　我們通過評估兩個截然不同的電池充電器來說明這個問題：

　　* 設(shè)計團隊A的任務(wù)是設(shè)計一個電池充電器，該產(chǎn)品需要太陽能面板輸入并為鉛酸電池充電。充電器必須是獨立的(沒有微控制器)，但應(yīng)該具有足夠的多樣性，可以支持幾種不同的太陽能面板型號。他們有一周的時間來完成原理圖設(shè)計。

　　* 設(shè)計團隊B有一個更復(fù)雜的充電器項目。他們的設(shè)計采用一個5 V USB電源，為一節(jié)鋰離子電池充電，電流為1.3 A，每節(jié)電池的端電壓為4.1 V。他們希望在47°C以上時，每節(jié)電池的充電電壓降至4 V、電流為0.5 A，并且在超過72°C時，充電停止。系統(tǒng)中的微控制器需要知道電池的電壓、電流、溫度和健康狀況。他們也是只有一周的時間完成原理圖設(shè)計。

　　事實證明，兩個設(shè)計團隊都可以使用相同的電池充電器IC，而且該器件可以說是兩個應(yīng)用的最佳選擇。好產(chǎn)品、小尺寸

　　LTC4162 35 V/3.2 A單芯片降壓充電器設(shè)計簡單、功能多樣。

　　LTC4162既可以獨立工作，也可以與主控制器一起工作，可提供從基本到復(fù)雜的解決方案。功能齊全的I2C遙測系統(tǒng)讓用戶可以有選擇性地監(jiān)控電池，并可根據(jù)電池型號實現(xiàn)自定義充電參數(shù)。真正的最大功率點跟蹤(MPPT)算法允許充電器針對任何高阻抗源(如太陽能面板)進行優(yōu)化運行。充電算法根據(jù)選擇的電池化學(xué)組成量身定制：鋰離子、LiFePO4或鉛酸。這些功能整合在一個4mm × 5mm QFN封裝中，典型解決方案的尺寸約為1cm × 2cm。

　　感受大功率!

　　千萬不要因為小尺寸而小看它。即使只使用集成開關(guān)FET，LTC4162也可以支持60 W以上的充電功率。LTC4162可利用芯片溫度的內(nèi)部熱量自監(jiān)控功能調(diào)節(jié)充電電流，因此，即使在最熱的環(huán)境或最小的外殼中也從來不會發(fā)生過熱現(xiàn)象。

　　PowerPath? FET(INFET和BATFET)確保系統(tǒng)負載(VOUT)在有輸入電壓(VIN)時，始終由VIN供電;如果沒有VIN，則由電池供電。使用外部N通道FET能夠?qū)崿F(xiàn)低損耗路徑，并且不會限制可傳遞到負載的電流量。

　　遙測和控制

　　雖然LTC4162可以在沒有主控制器的情況下運行，但通過I2C端口仍然可以監(jiān)控和控制充電的許多面。片內(nèi)遙測系統(tǒng)實時讀取系統(tǒng)與電池電壓和電流。可以設(shè)置各種限值和警報，在測量值滿足某個可配置閾值或進入特定充電狀態(tài)時通知主控制器。例如，當(dāng)電池電壓降至某個下限值時，常見的設(shè)計功能是進入低功耗模式。但是LTC4162不需要微控制器不斷輪詢電池電壓，而是可以進行監(jiān)控，并在達到這個限值時通知主控制器。此時，主機可以關(guān)閉主負載并進入低功耗狀態(tài)。

　　遙測系統(tǒng)還能測量電池串聯(lián)電阻(BSR)，將其作為電池健康狀況的指標(biāo)?？蓪SR測量設(shè)置為自動運行，并且可以配置警報，在BSR超出自定義的上限值時通知主控制器，此時，主機可以向用戶發(fā)出需要更換電池的信號。

　　當(dāng)輸入電源不可用并且系統(tǒng)由電池供電時，LTC4162會自動關(guān)閉遙測系統(tǒng)以延長電池壽命。如果仍需要測量，遙測系統(tǒng)可以通過I2C命令強制執(zhí)行，此時，它進入速率較慢的低功耗遙測模式，每5秒測量一次。如若需要，可以隨時將遙測速率設(shè)置為高速11ms/讀取速率。

　　這里變得越來越熱

　　LTC4162可實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)型可定制充電器。對于鋰基化學(xué)組成(鋰離子和LiFePO4)，LTC4162可采用JEITA溫控充電。JEITA規(guī)范允許用戶設(shè)置定制溫度范圍，在此溫度范圍中以自定義的電池充電電壓和電流為電池充電。這也使設(shè)計人員可以決定電池應(yīng)停止充電的高溫和低溫。默認的JEITA設(shè)置適用于多種電池，無需主機處理器干預(yù)，而這一功能使LTC4162能夠滿足任何電池的溫度曲線要求。

　　類似地，對于鉛酸電池而言，溫度補償算法隨著溫度的升高會線性降低每個充電階段的目標(biāo)電壓。這些電壓可以通過I2C命令進行失調(diào)設(shè)置，僅需改變熱敏電阻即可修改補償斜率。

　　MPPT和輸入調(diào)節(jié)

　　為了簡單起見，許多太陽能電池板的穩(wěn)壓電路將最大功率點電壓設(shè)定為恒定值。在現(xiàn)實中，VMPP隨光照漂移，并且部分遮擋的太陽能面板可能有多個功率峰值。通過掃描與其輸入電源相連的面板的整個電壓范圍，LTC4162先進的最大功率點跟蹤(MPPT)算法可以考慮所有變量的影響，始終能設(shè)定在最大功率點。除了偶爾掃描太陽能面板的范圍外，LTC4162還對輸入調(diào)節(jié)電壓進行抖動調(diào)整，以不斷發(fā)現(xiàn)VMPP的微小變化。這些功能無需自定義編程，所以無需修改充電器即可切換面板。輸入調(diào)節(jié)的優(yōu)勢還可延伸至太陽能面板電源以外。例如，許多USB線纜具有大量串聯(lián)阻抗，這導(dǎo)致汲取電流時充電器輸入端的電壓下降。LTC4162的欠壓限流功能可調(diào)節(jié)此電流，從而在輸入端保持最低電壓。

　　USB功率傳輸

　　LTC4162還兼容USB供電規(guī)范，可通過USB Type C線纜提供高達100 W的電源。LTC4162的輸入電流限值可配置，以防止輸入適配器過載。當(dāng)輸入電流達到限值時，系統(tǒng)負載仍然可以從輸入中提取所需功率，但電池充電電流會降低，從而不會超過輸入電流限值。對于USB PD而言，這意味著一個LTC4162電路可通過各種電源適配器配置供電。

　　低功耗運輸模式

　　當(dāng)產(chǎn)品需要長時間運輸或存儲時，I2C命令可以將LTC4162置于低功耗狀態(tài)，從而將電池上的電流消耗降低至約3.5 μA。在此期間，可以選擇將電路配置為切斷系統(tǒng)負載的電源。IC版本為了簡化設(shè)計和文檔，根據(jù)電池的化學(xué)組成、充電參數(shù)以及默認情況下是否啟用MPPT，LTC4162分為不同版本。表1列出了LTC4162的所有可選版本。

　　每個版本都引腳兼容，可以在原型設(shè)計期間與另一個版本互換。LTC4162版本之間可以互換，采用不同化學(xué)組成的電池、充電電壓或輸入電源的產(chǎn)品均可使用相同的電路，從而簡化了產(chǎn)品創(chuàng)建。

　　為簡化文檔，LTC4162的數(shù)據(jù)手冊基于不同的化學(xué)組成分成不同版本。鋰離子、LiFePO4和鉛酸電池各自有單獨的數(shù)據(jù)手冊。

　　結(jié)論

　　過去，設(shè)計團隊成員要花一整天的時間閱讀各種電池充電器、電源監(jiān)視器以及太陽能調(diào)節(jié)器的數(shù)據(jù)手冊，過去還需要花數(shù)小時為自定義溫度調(diào)節(jié)型充電算法編寫代碼，并手動輪詢測量以檢測何時超出限值，他們現(xiàn)在可能只需考慮有一個通用電池充電器即可。LTC4162將會是最佳選擇。