The design of the lithium battery charger
Introduction
Li-Ion rechargeable batteries are finding their way into many applications due to their size, weight and energy storage advantages.These batteries are already considered the preferred battery in portable computer applications, displacing NiMH and NiCad batteries, and cellular phones are quickly becoming the second major marketplace for Li-Ion. The reason is clear. Li-Ion batteries offer many advantages to the end consumer. In portable computers,
Li-Ion battery packs offer longer run times over NiCad and NiMH packs for the same form factor and size, while reducing weight. The same advantages are true for cellular phones. A phone can be made smaller and lighter using Li-Ion batteries without sacrificing run time. As Li-Ion battery costs come down, even more applications will switch to this lighter and smaller
technology. Market trends show a continual growth in all rechargeable
battery types as consumers continue to demand the convenience of portability. Market data for 1997 shows that approximately 200 million cells of Li-Ion will be shipped, compared to 600 million cells of NiMH. However, it is important to note that three cells of NiMH are equivalent to one Li-Ion cell when packaged into a battery pack. Thus, the actual volume is very close to the same for both. 1997 also marked the first year Li-Ion was the battery type used in the majority of portable computers, displacing NiMH for the top spot. Data for the cellular market showed a shift to Li-Ion in the majority of phones sold in 1997 in Europe and Japan.Li-Ion batteries are an exciting battery technology that must be watched. To make sense of these new batteries, this design guide explains the fundamentals, the charging requirements and
the circuits to meet these requirements.
鋰電池充電器的設(shè)計(jì)
介紹
根據(jù)其尺寸，重量和能量?jī)?chǔ)存優(yōu)點(diǎn)，鋰- 離子可再充電電池正在被用于許多的應(yīng)用領(lǐng)域。這些電池已經(jīng)被考慮為優(yōu)先的電池于手提式計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,移置 NiMH 和 NiCad電池,而且行動(dòng)電話(huà)正在飛快地成為鋰電池的第二個(gè)主要的市場(chǎng)。 理由是明顯的。 鋰- 離子的電池提供很多的好處對(duì)與終端消費(fèi)者。 對(duì)于手提式計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō),鋰- 離子電池在相同條件和大小并減少重量的情況下能夠提供比 NiCad 和 NiMH更為持久的電力。 相同的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于蜂窩電話(huà)更是真實(shí)的。一個(gè)電話(huà)能被做得更小和更輕如果使用李- 離子的電池的話(huà)而不犧牲續(xù)航時(shí)間。 當(dāng)鋰- 離子的電池費(fèi)用降下來(lái)的話(huà),甚至更多的應(yīng)用將會(huì)轉(zhuǎn)變到這一個(gè)更輕巧和更小巧的技術(shù)上來(lái)。當(dāng)消費(fèi)者一直要求方便的時(shí)候，市場(chǎng)的趨勢(shì)表明一個(gè)持續(xù)不斷的增長(zhǎng)在所有的可再充電的電池中。 根據(jù)以前市場(chǎng)的資料大約在 1997年的時(shí)候表明大約二億個(gè)鋰-離子電芯將會(huì)被裝船運(yùn)送,相比較于 600 百萬(wàn) 個(gè)NiMH的電芯 。 然而,有必要說(shuō)明的是三個(gè)NiMH 的電芯相當(dāng)于一個(gè)鋰- 離子的電芯在被包裹為電池包裝的時(shí)候。 因此，真實(shí)的體積對(duì)兩者來(lái)說(shuō)是非常接近一樣的。1997年也被標(biāo)記為第一年鋰- 離子作為電池類(lèi)型用于在大多數(shù)的手提式的計(jì)算機(jī)中, 移置 NiMH 為高端領(lǐng)域中。 資料顯示1997年在歐洲和日本電池電芯市場(chǎng)表現(xiàn)出一個(gè)變化對(duì)于鋰- 離子在多數(shù)的電話(huà)的應(yīng)用中。鋰- 離子的電池是一種令人興奮的電池技術(shù)必須給于高度的關(guān)注。要想 了解這些新的電池，這設(shè)計(jì)引導(dǎo)者解釋這些原則，要價(jià)需求以及符合這些需求的線路。
隨著越來(lái)越多的手持式電器的出現(xiàn)，對(duì)高性能、小尺寸、重量輕的電池充電器的需求也越來(lái)越大。電池技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步也要求更復(fù)雜的充電算法以實(shí)現(xiàn)快速、安全的充電。因此需要對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行更精確的監(jiān)控，以縮短充電時(shí)間、達(dá)到最大的電池容量，并防止電池?fù)p壞。AVR 已經(jīng)在競(jìng)爭(zhēng)中領(lǐng)先了一步，被證明是下一代充電器的完美控制芯片。Atmel AVR 微處理器是當(dāng)前市場(chǎng)上能夠以單片方式提供Flash、EEPROM 和10 位ADC的最高效的8 位RISC 微處理器。由于程序存儲(chǔ)器為Flash，因此可以不用象MASK ROM一樣，有幾個(gè)軟件版本就庫(kù)存幾種型號(hào)。Flash 可以在發(fā)貨之前再進(jìn)行編程，或是在PCB貼裝之后再通過(guò)ISP 進(jìn)行編程，從而允許在最后一分鐘進(jìn)行軟件更新。EEPROM 可用于保存標(biāo)定系數(shù)和電池特性參數(shù)，如保存充電記錄以提高實(shí)際使用的電池容量。10位A/D 轉(zhuǎn)換器可以提供足夠的測(cè)量精度，使得充好后的容量更接近其最大容量。而其他方案為了達(dá)到此目的，可能需要外部的ADC，不但占用PCB 空間，也提高了系統(tǒng)成本。AVR 是目前唯一的針對(duì)象 “C”這樣的高級(jí)語(yǔ)言而設(shè)計(jì)的8 位微處理器。AT90S4433 參考設(shè)計(jì)就是用 “C”寫(xiě)的，說(shuō)明用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)是多么的簡(jiǎn)單。C 代碼似的此設(shè)計(jì)很容易進(jìn)行調(diào)整以適合當(dāng)前和未來(lái)的電池。而ATtiny15 參考設(shè)計(jì)則是用匯編語(yǔ)言寫(xiě)的，以獲得最大的代碼密度。
現(xiàn)代消費(fèi)類(lèi)電器主要使用如下四種電池：