电池充电器设计:选用专用IC还是微控制器

简介

锂化学电池芯类型有较好的体积与重量能量密度，优于其它现有的商用可充电电池芯。设计者一般采用专用充电控制IC，实现单芯电池的充电。锂化学电池芯的充电要求充电器同时控制充电电流和电池电压。为减少电流的需求，用于电动汽车、大型系统备份电源以及其它大功率需求的电池设计者采用大串联数量的电池芯堆。很多微控制器都有内置ADC、信号调整以及pWM控制，可用于电池充电控制设计。电池充电器的设计者要面对一个基本的选择：是使用有很多供应商能够供应、有丰富选择的专用充电控制IC，还是使用可编程控制器。由于电池充电控制是一个缓慢的过程，可以用廉价的微控制器及其嵌入ADC、信号调整以及pWM模块，直接控制充电器的功率转换电路。也可以用一只微控制器做充电器与电池管理系统之间的通信和交互，如在智能充电器中;可以将微控制器用于灵活的用户接口，如充电状态显示器中;可以将其用于电池调节控制;还可以用于其它灵活特性中。不过与采用专用充电控制IC的充电器相比，微控制器电路与固件的设计与测试通常更昂贵，出现成本也更高。

充电需求

大多数最新的电池充电器设计是针对锂化学电池。它们包括：锂离子、锂聚合物、磷酸铁锂，以及相关的电池类型，比其它商用的可充电电池有更高的体积和重量能量密度。因此它们很适合用于便携式电源系统，如电动汽车;便携计算与通信设备(智能手机、pDA、平板电脑以及笔记本电脑);特种计算机辅助战斗系统;以及医疗参数监控器。镍化学电池仍在使用中，但正在被锂化学电池快速取代。

为锂化学电池充电要求充电器能同时控制充电电流和电池电压。最早的充电器采用的是为电池芯供应CC(恒流)的模式，直到电池电压上升到“浮充”电压。一旦电池芯达到了浮充电压，充电器的输出就以CV(恒压)方式保持这个浮充电压值，直到充电电流降到一个固定的低值。当电池降到这个小电流值时，充电器关闭(图1)。与镍化学电池和铅化学电池不同的是，锂化学电池通常在充电结束后没有涓流充电。实际上，在充电结束后仍维持小电流会损坏某些锂离子电池芯。