电池充电电路设计的注意事项有哪些?

2020-03-27      1348 次浏览

若设计的充电电路没有防倒灌保护,将会产生许多危害。以输出端接2节锂电池串联为例,若仅将电源去除,充电器没有移除,电池内的电流倒灌至充电电路中,导致电池电量白白损失。且更严重的安全隐患是:对于降压电源芯片来说,电池电流从输出端,经芯片内部功率管寄生的二极管倒灌至芯片的VIN端,当电路的输出端电压(电池电压)低于设定值时,芯片FB点电压相应的也会低于标称值,芯片开始工作来提高输出端电压;由于输入端电压几乎与输出端相等,对于降压芯片来说,输入端无法给输出端提供能量,导致FB点电压一直低于标称值,芯片进入占空比100%的工作状态。此时若是输入端突然恢复供电,输入端电源会经过已经打开的功率管直接把能量输送到输出端,由于输入输出存在压差,瞬间会有比较大的电流流过功率管,若此时由于其它不可控的原因导致芯片未能及时有效做出响应来关闭功率管,这个大电流有可能会使芯片内部开关管损坏。因此在设计电池充电电路时,我们需要添加防倒灌的措施。


升压方案由于续流二极管可以起到防倒灌的作用,所以一般不外加防倒灌措施。但是对于降压方案,需要对电池充电电路添加防倒灌措施。


以XL4301锂电池充电电路为例,如图2、图3所示(红色虚线框中为防电流倒灌电路)。输入12V,输出接单节锂电池(3.1V-4.3V),最大充电电流0.8A;其中最大充电电流IOUT=VCS/RCS=0.11/0.137≈0.803A,最大充电电压VOUT=VFB*(1+R2/R1)=1.25*(1+7.87/3.3)≈4.231V。


由于肖特基压降比较大,会增加系统损耗;为减小防倒灌电路产生的损耗,我们可以采用MOS管来防止电流倒灌,如图3。正常工作时,PMOS管导通,电流经过MOS管给锂电池充电,MOS管功耗较小;当输入端断电时,PMOS关断,起到防止电流倒灌的作用。其中DZ1的选取遵循VOUT<VDZ1<VIN。


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