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拉杆音响使用的铅酸电池需要科学充电方案

2016-5-27 10:26:48 8117 铅酸电池蓄电池适配器

0 拉杆音响被广泛使用在广场舞和门店，用来播放音乐和广告，拉杆音响便于移动需要配备电池供电，目前使用电池有2种：铅酸电池和锂电池，铅酸电池因为价格便宜占主要部分。根据本人对拉杆音响厂家了解，大部分铅酸电池充电没有加充电电路，只是用适配器直接充电，这样很容易将电池冲坏，加大维修工作量，在现在人工高涨下，得不偿失，而且最大的坏处是电池寿命减少。究发现：电池充电过程对电池寿命影响最大，放电过程的影响较少。也就是说，绝大多数的蓄电池不是用坏的，而是“充坏”的。由此可见，一个好的充电电路对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用。 1电池充电理论基础上世纪60年代中期，美国科学家马斯对开口蓄电池的充电过程作了大量的试验研究，并提出了以最低出气率为前提的，蓄电池可接受的充电曲线，如图1所示。实验表明，如果充电电流按这条曲线变化，就可以大大缩短充电时间，并且对电池的容量和寿命也没有影响。原则上把这条曲线称为最佳充电曲线，从而奠定了快速充电方法的研究方向[1，。图1最佳充电曲线图1最佳充电曲线由图1可以看出：初始充电电流很大，但是衰减很快。主要原因是充电过程中产生了极化现象。在密封式蓄电池充电过程中，内部产生氧气和氢气，当氧气不能被及时吸收时，便堆积在正极板（正极板产生氧气），使电池内部压力加大，电池温度上升，同时缩小了正极板的面积，表现为内阻上升，出现所谓的极化现象。蓄电池是可逆的。其放电及充电的化学反应式如下：很显然，充电过程和放电过程互为逆反应。可逆过程就是热力学的平衡过程，为保障电池能够始终维持在平衡状态之下充电，必须尽量使通过电池的电流小一些。理想条件是外加电压等于电池本身的电动势。但是，实践表明，蓄电池充电时，外加电压必须增大到一定数值才行,而这个数值又因为电极材料，溶液浓度等各种因素的差别而在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。在化学反应中，这种电动势超过热力学平衡值的现象，就是极化现象。一般来说，产生极化现象有3个方面的原因。 1）欧姆极化充电过程中，正负离子向两极迁移。在离子迁移过程中不可避免地受到一定的阻力，称为欧姆内阻。为了克服这个内阻，外加电压就必须额外施加一定的电压，以克服阻力推动离子迁移。该电压以热的方式转化给环境，出现所谓的欧姆极化。随着充电电流急剧加大，欧姆极化将造成蓄电池在充电过程中的高温。 2）浓度极化电流流过蓄电池时，为维持正常的反应，最理想的情况是电极表面的反应物能及时得到补充，生成物能及时离去。实际上，生成物和反应物的扩散速度远远比不上化学反应速度，从而造成极板附近电解质溶液浓度发生变化。也就是说，从电极表面到中部溶液，电解液浓度分布不均匀。这种现象称为浓度极化。 3）电化学极化这种极化是由于电极上进行的电化学反应的速度，落后于电极上电子运动的速度造成的。例如：电池的负极放电前，电极表面带有负电荷，其附近溶液带有正电荷，两者处于平衡状态。放电时，立即有电子释放给外电路。电极表面负电荷减少，而金属溶解的氧化反应进行缓慢Me－e→Me＋，不能及时补充电极表面电子的减少，电极表面带电状态发生变化。这种表面负电荷减少的状态促进金属中电子离开电极，金属离子Me＋转入溶液，加速Me－e→Me＋反应进行。总有一个时刻，达到新的动态平衡。但与放电前相比，电极表面所带负电荷数目减少了，与此对应的电极电势变正。也就是电化学极化电压变高，从而严重阻碍了正常的充电电流。同理，电池正极放电时，电极表面所带正电荷数目减少，电极电势变负。这3种极化现象都是随着充电电流的增大而严重综合铅酸电池的特性，我公司开发了一款专用于铅酸电池充电的IC ZS6041 ZS6041 是 PWM 降压模式铅酸电池充电管理集成电路，独立对铅酸电池充电进行自动管理，具有封装外形小，外围元器件少和使用简单等优点。ZS6041具有涓流，恒流，过充电和浮充电模式，非常适合铅酸电池的充电。在过充电和浮充电模式，充电电压由外部电阻分压网络设置；在恒流充电模式，充电电流通过一个外部电阻设置。在开始充电时，如果电池电压低于所设置的过充电电压的75.6%时， ZS6041用所设置的恒流充电电流的19%对电池进行涓流充电。在过充电阶段，充电电流逐渐减小，当充电电流降低到外部电阻所设置的值时， ZS6041进入浮充电状态。在浮充电状态，如果电池电压下降到所设置的过充电电压的82.2%时，自动开始新的充电周期。当输入电源掉电或者输入电压低于电池电压时， ZS6041自动进入低功耗的睡眠模式。其它功能包括输入低电压锁存，电池温度监测，电池端过压保护和充电状态指示等。ZS6041 采用 16 管脚。 0
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