一种大电流开关型锂电池充电电路的设计

第３３卷第１０期２００７年１０月

电子工蠢师

ＥＩ正ＣＴＲＯＮＩＣＥＮＧＩＮＥＥＲ

Ｖ０１．３３Ｎｏ．１０Ｏｃｔ．２００７

一种大电流开关型锂电池充电电路的设计

吴声岗，陈智发

（汕头超声仪器研究所，广东省汕头市５１５０４１）

摘要：开发了一种超小型便携式超声显像诊断仪，内带大容量锂离子电池，其重量只有几公斤，可以随身携带，对医生出诊或大型农场家畜的检查都非常方便。该仪器采用内部电源即大容量锂电

池进行供电。该充电电路可对大容量锂离子电池进行快速充电，充电电流可达４Ａ。该电路也已应用于超小型便携式超声显像诊断仪的锂离子电池充电。

关键词：开关型充电电路；锂离子电池；超声显像诊断仪

中图分类号：ＴＮ７０９

Ｏ引言

随着小型化便携式电子设备的不断发展，对电池供电能力特别是锂离子电池供电能力的要求也越来越高，同时，相应充电电路的充电电流和性能也要相应提高。本文介绍的超声显像诊断仪是一种超小型便携式医用设备，配上９８００—－Ａ．ｈ锂离子电池后，就可以用于野外作业。作业时间大于２ｈ。此锂离子电池由１６节４．２Ｖ锂电池通过四串四并组合而成，供电电压为

１２Ｖ～１６．８

供电，而所充电池最大电压为１６．８Ｖ，所以必须有升压电路。

升压原理如图ｌ所示。

彗。蛰、

翌

ｊ＝ａ

！！Ｚ

．ｊ＝ａ

Ｖ，电池充满电时最高电压为１６．８Ｖ。由

在Ｋ。输入后，开关Ｓ１闭合，Ｓ２打开，对Ｌ１进行充电；一段时间后，Ｓｌ打开，ｓ２闭合，将储能电感Ｌ１中能量释放出来。Ｃｌ作为滤波和储能电容使用。Ｋ。＝Ｋ／（１一Ｄ），其中Ｄ为Ｓ１打开的时间Ｌ与整个ｓｌ开关周期之比，始终小于１，所以输出电压始终高于输入电压，从而实现了升压。

于考虑到野外作业的需要，充电器也要考虑可以车载充电，即用汽车１２Ｖ供电的点烟器进行充电。因此，充电电路的设计必须考虑升压和降压两种开关型供电模式，即充电器的供电用ＤＣｌ２Ｖ，然后先把１２Ｖ进行升压至２０Ｖ，再用降压充电控制器对锂电池充电至

１６．８Ｖ。

一

升压控制芯片采用ｕｎｅａｒ公司生产的ｍ７８２来

完成。升压到‰＝２０Ｖ，电流最大４Ａ。其升压电路

原理如图２所示。

１锂离子电池的充电过程

由于充电对象为锂离子电池，所以必须对充电过程进行管理。

锂离子电池充电共分为两个过程：

ａ）恒流充电。一开始，首先以Ｏ．５Ｃ（ｍ戕）的恒流对电池进行充电，直至电池电压上升到最大电压值。这个过程的时间与恒流电流大小有关。

ｂ）恒压充电。在电池电压上升到最大值后，转入恒压充电方式。此时电流逐渐减小至０。至此，整个充电过程结束。

ｍ７８２为凌特公司生产的９６％效率电流型大功

率２相升压型ＤＣ／ＤＣ转换控制器，其高开关频率（高达５００ｋＨｚ）和两相操作降低了对系统滤波电容和电感的要求。如果采用单相变换器方案来设计大功率升压型变换器，需要使用体积庞大的电感、数量众多的输入和输出电容以及大功率ＭｏｓＦ＇ＥＴ，还需要花费大量

的精力尽量减少热应力。由于有大纹波电流流过功率元件，比如ＭＯＳＦ＇ＥＴ、二极管和传感电阻，所以效率也

会有损失。如果采用一个多相升压型控制器，如

ｍ７８２，所有这些问题都迎刃而解。这种两相升压型

同步控制器可以用来设计外形低矮、效率高且占用ＰＣＢ（印制电路板）面积小的大功率供电电源。

２升压控制电路

由于使用Ｄｃｌ２Ｖ外部适配器电源为整个充电板

收稿日期：２００７硝彩；修回日期：２００７舶彩。

万方数据　

３ｌ