磷酸铁锂电池充电电路的设计及实验分析

时间：2025-04-03

磷酸铁锂电池充电电路的设计及实验分析

贝天宝

（广东工业大学机电学院。广东广州５１００９０）

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黧摘要：锂电池宠龟电路的好坏不但关系着锂电池的寿命和使用效率，而且还关系着锂电池的安全问题。本文主要根据锂电池的特

性，设计了磷酸铁锂电池的充电电路和保护电路．并通过实验验证了本文设计的充电电路的上Ｅ确性。文章最后根据设计的充电电路搭建了实验平台，并通过单片机采集电路，采集了充电状态下锂电池电压的变化情况，并绘制了变化曲线。关键词：磷酸铁锂电池；充电电路；充电特性中图分类号：ＴＭ９１２．９

文献标识码：Ａ

文章编号：１００９—９４９２（２００８）１２－００６２＿０３

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１引言

自１９９０年日本ＳＯＮＹ公司研制成功小功率锂离子电池以来．锂离子电池作为一种新型的高新能蓄电池，与传统的二次电池相比，有着突出的优点。锂离子电池的工作电压是３．６Ｖ，是镍镉和镍氢电池工作电压的三倍，因此也只能用锂离子电池专用充电器来充电，以免发生事故。

２００２年后新推出的磷酸铁锂电池是用磷酸铁锂（“ｇｅＰ０４）材料作电池正极的锂离子电池，由于磷酸铁耐高温、遇热不分解，在电池过充或短路的情况下其特性极其稳定，安全性极好，对环境无污染，是目前最好的大电流输出动力电池。

所以其最高充电电压为３．６Ｖ，标准工作电压是３．２Ｖ，截止放电电压是２．０５Ｖ。而一般的锂电池最高充电电压为４．２Ｖ，标准工作电压为３．６Ｖ。为此磷酸铁锂电池的充电电路也不同于一般的锂电池充电电路。

３充电电路的设计

综合前面所述的磷酸铁锂电池特性．本文采用线性充电的方式来设计磷酸铁锂电池的充电电路。线性充电方式就是在锂电池克电的各个阶段，通过调整外部调整管（功率晶体管），以合适的电流给电池充电，该方式的优点在于具有限流功能，不需要外部限流配适器…。图ｌ是以线性充电的方式的原理图和充电电压变化曲线示意图。

２锂电池充电特性

由于锂离子电池的特殊材料特性，锂离子电池的充电方式和一般的可充电电池的充电方式不同。锂离子电池的充电方式通常分为以下三个阶段。

１）预充阶段。当电池电压降到某一规定的值时，充电器对电池进行预充电。主要是避免电池在低压时大电流充电对电池寿命造成的影响。

２）恒流充电阶段。当电池电压达到恒流规定的门限值的时候，充电器便进入第二阶段，即恒流充电阶段。

３）恒压充电阶段。随着电池充电的进行，当电池的电压达到恒压门限电压时，其充电量接近其容量的４０％～７０９＇０。为了进一步充满电池，充电器进入恒压充电阶段。在恒压充电阶段，当充电电流逐渐下降到低于电池的０．１Ｃ时。充电周期完成。

磷酸铁锂电池作为锂电池的一种，其充电特性也完全符合以上特性，由于其能量密度较其它类型的锂电池低，

收稿日期：２００８－０６－０６

图１

线性充电原理图和充电曲线

图２是按照线性充电方式来设计的单个磷酸铁电池充电电路图，其中包括保护电路。

以上充电电路的主要部分是电源控制芯片ＣＮ３０６０【２】，它是专门为单个磷酸铁锂电池而设计的线性充电芯片，利用内部的功率晶体管对电池进行恒流和恒压充电。

当电池电压检测输入端（ＦＢ）的电压低于２．０５Ｖ，充电电路用小电流对电池进行预充电。以保护电池。当电池

式。该功能有电源控制芯片ＣＮ３０６０实现。

过流或短路保护主要是为了防止某砦不明原因造成过电流或短路。保护电路工作原理足：当放电电流过大或者短路情况发生，保护电路开启电流检测功能。将功率管ＭＯＳＦＥＴ导通时的电阻当成感应阻抗，通过检测其导通时压降的情形，来判断电路是否过流。如果比所定的过电流检测电压还高则停止放电。保护电路丰要由芯片Ｆｓ３２６来

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实现１３］，图４是芯片的外形图和引脚说明。

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