电池充电IC电路设计基础

电池充电电路设计基础为电池充电很简单（理论上） - 在端子和电池充电之间施加电压。如果安全充电，快速充电和/或最大电池寿命很重要，那么事情就会变得复杂。本文将考虑镍氢（NiMH），镍镉（NiCd），锂离子（Li-ion）和铅酸（PbA）电池充电的各个方面。
电子设备中最常见的三种电池是镍氢，镍镉和锂离子电池。对于这些电池，C速率是定义充电参数时的重要考虑因素。"C"是指电池在一小时内放电时的容量。例如，额定容量为1，000mAh的电池可以在0.33C下充电，从而在三小时内产生约0.33mA的充电电流以达到完全充电。这些电池的容量是相对于最小允许电压确定的，称为截止电压。通常，正是这个电压定义了电池的"空"状态。此时，仍有剩余电量，但将其拔出可能会损坏电池。
对于 PbA 电池，在定义充电方法时，安培小时 （Ah） 额定值通常是一个重要的考虑因素。电池的Ah额定值是根据完全放电计算的;不考虑截止电压，也不一定是实际可用容量。
为电子设备中的电池充电镍氢和镍镉电池的标称电压约为1.2 V/节，通常每节电池应充电至1.5V至1.6 V。增量温度（dT/dt）、温度阈值、峰值电压检测、负三角电压和简单计时器是用于确定何时停止为镍氢和镍镉电池充电的方法。对于更关键的应用，一个或多个可以组合在单个充电器中。


一般锂离子充电注意事项在适当谨慎的情况下，上面显示的CCR电池充电器可用于为锂离子电池充电。锂离子电池通常充电至4.2V/节，容量为0.5C或更低至接1C，有时充电速率较慢。挑战在于将温度上升保持在5°C以下。 充电过程中较高的温度可能导致火灾等灾难性事件。锂离子电池的温度通常在充电的最后阶段上升最多。该CCR控制器试图通过不包括第二个较低速率的充电级来消除该潜在问题。消除第二个充电阶段有助于延长电池寿命，此外还有助于保持电池安全运行。然而，消除第二充电阶段也意味着电池只能充电到约0.85C，或最大容量的85%。
除非锂离子电池充电非常缓慢（通常为0.15 C甚至更低），否则在达到4.2V/节电压时终止充电只会将电池充电至最大0.7C。有些电池可能只能达到0.4C。
可以对锂电池进行低于4.2V/节的充电，但不建议这样做。虽然其他电池化学成分不在低电压下充电，但Li电池将充电，但不会达到完全充电。在较低电压下充电的一个优点是循环寿命大幅提高，但容量要低得多。
虽然简单的恒流电池充电电路可以提供低成本和相对缓慢的充电，但需要多级技术才能获得更好的性能。对于锂离子电池，必须终止充电;涓流充电是不可接受的。锂离子电池的过度充电会损坏电池，可能会使锂金属电镀并变得危险。
下图说明了为锂电池充电的更优化方法。如果电池已完全或几乎完全耗尽，则该过程将从涓流充电开始，然后是稍微快一点的预充电。一旦达到预定的充电水平，根据要充电的特定电池，就会基于恒流方法进行快速充电，直到达到临界电池电压（通常约为4.2V/节）。接下来是恒压充电以完成该过程。此时，充电终止，并且不向电池施加电压。