使用 CC/CV 方法构建电池充电器

出处：维库电子市场网发布于：2023-08-09 15:59:26

工作原理
CC/CV 电池充电方法的优点包括：
快速充电：充电初期采用直流电，可以使电池快速充电，保证更有效地利用时间。
电压控制：一旦达到设定的充电水平，恒定电压有助于避免电池过度充电，确保安全的充电水平。
通用性：CC/CV方式可适用于不同类型的电池，如锂离子、镍氢等，保证了使用该方式对不同类型电池充电的通用性。
充电效率：CC/CV方式充电效率高，因为初期恒流可以实现充电电流，后期恒压可以保证充电电压稳定。
灵活性：CC/CV方法可以根据电池类型、充电状态和其他因素适应不同的充电要求，从而在设置充电过程时具有更大的灵活性。
该设计还具有预充电阶段。这是电池充电过程的步，用于减少将放电的电池连接到电源时的初始充电电流。
在放电过程中，电池失去电位差，内阻可能很高。当这种放电的电池连接到充电器时，高充电电流会导致电池端子上产生高电压，从而引起电弧并损坏电池端子或电池。
因此，预充电阶段涉及应用初有限的充电电流，该电流随着时间的推移而稳定增加，以避免此类问题。这使得电池逐渐充满电能，减少高电流对其电池的影响。

预充电阶段通常用于一些电池充电器，特别是汽车充电器和大型电池系统的充电器。它有助于确保电池安全高效的充电，保护电池在初始充电阶段免受可能的损坏。

图 1 显示了锂离子电池的充电曲线。
锂离子电池充电曲线。
图 1：锂离子电池充电曲线
图2所示为操作流程图。

图2：操作流程图
还有一个LED来通知该过程：
LED 熄灭：未充电
LED亮起：充电过程中
LED 闪烁：充电终止
绿色PAK设计
图 3 显示了 GreenPAK 设计。完整的设计文件可以在这里找到。

CC/CV 电池充电器 GreenPAK 设计。

图 3：CC/CV 电池充电器 GreenPAK 设计
如果 Vusb 连接，PIN3 会检测到它并给 ACMP0H 上电。ACMP0H 检查 VDD 电压电平：如果高于 4.5 V，则输出为高电平，并且可以启动所有进程。
然后ACMP1H 检查Vbat 电压。DFF4 的输出为高电平，因此没有将分压器连接到 PIN20（ACMP1H 的 IN+ 源）。如果Vbat低于3V，预充电阶段开始。PWM0 发送电流，CCMP0 控制电流。在这种情况下，PWM0 宏单元的向上/向下输入为低电平，这意味着我们从 160 mV 开始为 CCMP0 Vref 充电（图 4）。因此，CCMP0 保持约 90mA 的电流。
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此 CC 阶段持续到电池电压达到 4.2 V（ACMP1H 输出为高电平）。然后恒流阶段停止，恒压阶段开始。在这种情况下，ACMP1H 控??制 4.2 V 的恒定电压，CCMP1 只是检查并保持电流减小并低于 90 mA 的 I BF，直到电池充满电。当电池充满电时，充电过程停止，所有相应的块都处于睡眠模式（CHG_Sleep 为高电平）。

CCMP1 Vref reg 文件数据。

图 4：CCMP1 Vref reg 文件数据
此外，一旦检测到 Vusb，CNT0/DLY0 就会设置安全操作定时器。如果在此期间充电未完成，则 CHG_Sleep 为高电平并且系统断电。该时间由 CNT0/DLY0 设置，并且可以根据充电器设置和电池类型进行更改。
注：本设计描述了如何为单节电池创建 CC/CV 电池充电器。如果需要为两节电池创建充电器，则必须将 VDD2 增加到至少 10 V，并调整分压器以检查 Vbat 为 8.4 V（一节电池为 4.2 V）。
设计测试

图5-7分别显示了预充电、恒流和恒压阶段的充电过程。蓝色通道代表引脚 7 和引脚 8 输出，红色通道代表 Vbat+，绿色通道代表引脚 5 Sense A。