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动力电池被广泛应用与磷酸铁锂电池的充电管理息息相关

2015-10-13 17:06:57 3265

0 　　磷酸铁锂电池的全名是磷酸铁锂锂离子电池，这名字太长，简称为磷酸铁锂电池。由于它的性能特别适于作动力方面的应用，则在名称中加入“动力”两字，即磷酸铁锂动力电池。也有人把它称为“锂铁(LiFe)动力电池”。　　由于磷酸铁锂动力电池的特性与随后生产出各种不同容量的电池，很快得到广泛地应用。它的主要应用领域有：　　1、大型电动车辆：公交车、电动汽车、景点游览车及混合动力车等;2、轻型电动车：电动自行车、高尔夫球车、小型平板电瓶车、铲车、清洁车、电动轮椅等; 　　3、电动工具：电钻、电锯、割草机等; 　　4、遥控汽车、船、飞机等玩具; 　　5、太阳能及风力发电的储能设备; 　　6、UPS及应急灯、警示灯及矿灯(安全性最好); 　　7、替代照相机中3V的一次性锂电池及9V的镍镉或镍氢可充电电池(尺寸完全相同); 　　8、小型医疗仪器设备及便携式仪器等。　　那上面这些电动器材中的磷酸铁锂电池，又是靠什么来控制充电电流大小的呢?下面详细解剖ZS6091为单节磷酸铁锂电池进行恒流/恒压充电的过程与原理。　　ZS6091是可以对单节磷酸铁锂电池进行恒流/恒压充电管理的集成电路。该器件内部包括功率晶体管，不需要外部的电流检测电阻和阻流二极管。 ZS6091只需要极少的外围元器件，非常适合于便携式应用的领域。热调制电路可以在器件的功耗比较大或者环境温度比较高的时候将芯片温度控制在安全范围内。内部固定的恒压充电电压为3.6V，也可以通过一个外部的电阻调节。充电电流通过一个外部电阻设置。当输入电压(交流适配器或者USB电源)掉电时，ZS6091自动进入低功耗的睡眠模式，此时电池的电流消耗小于3微安。其它功能包括输入电压过低锁存，自动再充电，电池温度监控以及充电状态/充电结束状态指示等功能。ZS6091采用散热增强型的8管脚小外形封装 (SOP8)。　　上图中，电池正极的恒压充电电压为：　　 Vbat = 3.6+3.61 X10-6 X Rx 　　其中，Vbat的单位是伏特　　 Rx的单位是欧姆　　ZS6091是专门为单节磷酸铁锂电池而设计的线性充电器电路，利用芯片内部的功率晶体管对电池进行恒流和恒压充电。充电电流可以用外部电阻编程设定，最大持续充电电流可达1A，不需要另加阻流二极管和电流检测电阻。ZS6091包含两个漏极开路输出的状态指示输出端，充电状态指示端CHRG管脚和充电结束指示输出端DONE管脚。芯片内部的功率管理电路在芯片的结温超过135°C时自动降低充电电流，这个功能可以使用户最大限度的利用芯片的功率处理能力，不用担心芯片过热而损坏芯片或者外部元器件。这样，用户在设计充电电流时，可以不用考虑最坏情况，而只是根据典型情况进行设计就可以了，因为在最坏情况下，ZS6091会自动减小充电电流。　　当输入电压大于电源低电压检测阈值和电池端电压时，ZS6091开始对电池充电，CHRG管脚输出低电平，表示充电正在进行。如果电池电压Kelvm检测输入端(FB)的电压低于2.5V，充电器用小电流对电池进行预充电。当电池电压Kelvin检测输入端(FB)的电压超过2.5V时，充电器采用恒流模式对电池充电，充电电流由ISET管脚和GND之间的电阻R(ISET.)确定。当电池电压Kelvin检测输入端(FB)的电压接近电池端调制电压时，充电电流逐渐减小，ZS6091进入恒压充电模式。当充电电流减小到充电结束阈值时，充电周期结束，CHRG管脚端输出高阻态，DONE管脚端开始输出低电平，表示充电周期结束，充电结束阈值是恒流充电电流的10%。如果要开始新的充电周期，只要将输入电压断电，然后再上电就可以了。当电池电压Kelvin检测输入端(FB) 的电压降到再充电阈值以下时，自动开始新的充电周期。芯片内部的高精度的电压基准源，误差放大器和电阻分压网络确保电池端调制电压的误差在±50mV以内，满足了电池的要求。当输入电压掉电或者输入电压低于电池电压时，充电器进入低功耗的睡眠模式，电池端消耗的电流小于3MA，从而增加了待机时间。上述充电过程如下图所示：　　以上对ZS6091的讲解，希望对大家有所帮助 0
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