鋰電池三段式簡單充電電路,Li-Ion battery charger

博客里有位朋友panic 寫了一篇他自己做的關于鋰電池的2段式充電電路，我也在做，不過是三段的，不論誰先誰后，只作為各自制作過程中的經驗交流用吧，回帖多了就把我的想法和基本線路構造說一說，并把我回過的有關的帖子歸一歸類，有用的朋友看了也方便一點，自己也方便了。

剛開始的電路構思是：

1. 我用一片339（電壓比較）和一片393（狀態指示）再加上431（基準）組成了三段式的2S鋰電池充電電路（18650鋰電池，4節，2并2串組成8.4V電池組，外帶一片2S的保護板），預充和涓充都為1/20C電流（可以根據實際情況設定相關的電阻值），標準充電為1/10C--1/8C，另外還設了一擋手動選擇的中速充電，充電電流與標準充電電流是一樣的，只是疊加在標準充電上，預充和涓充時的電流不變，原來切換到標準充電時變成了標準充電+中速充電（兩倍的標準充電電流）。電流的取樣和大小變化是靠切換限流取樣電阻的阻值大小來實現的（比較器的參考基準電壓不變），控制管用MOS，型號是T70N03，Ron只有6毫歐，壓降可以幾乎不計，精度可以控制在+/-5-10mA左右并且設有溫度補償電路，充電時5.6V-7.5V為預充、7.5V-8.3V為標準充電或中速充電、8.3-8.45為涓充，充滿后用繼電器切斷電池與充電器的連接。指示燈用三腳RG的雙色LED，電路的原型已經搭出來了現在在測試性能，準備用LM3915來做10段電量顯示。 電源是用TOP232Y做的，輸出電壓8.5V1.2A，CC/CV結構，控制IC：LM358+TL431 。CC/CV的控制方式是直接將電流的控制信號反饋給TOP,由TOP輸出電壓的變化及限流取樣電阻上的電壓反饋信號來恒流.并始終保持電源的輸出電壓=電池兩端的電壓+限流取樣電阻上的壓降(不論充電電流大小,該電壓始終為0.1V+/-0.01V),直到電池充滿,并切斷電池與電源的連接.

補充：后來電壓比較用了LM358，目的是為了更好的配合外圍的充電狀態指示電路，因為LM358有電流驅動能力，而339/393只有拉電流，外圍電路的比配比較麻煩，只是LM393/339的控制精度要比358來得高，畢竟是專用的電壓比較器，358的控制精度問題只有提高電阻的分壓精度來實現了。

2. 在我的電路里MOS管是控制限流取樣電阻的并聯阻值的,現在測試電路的參數為:預充和涓充其實是一樣的,電阻用了1歐1/4W,電壓比較器上的基準電壓0.11V,對應電流0.11A(電阻的阻值由偏差時電流大約0.1A),功耗0.0121W,當控制電路要提高電流時(標準充電),MOS管飽和(T70N03,30V70A,Ron:3毫歐)并聯上一個0.5歐的電阻,此時限流電阻的阻值為0.33歐,對應電流0.33A,功耗0.0363W,當充電電流設到中速時,此時限流電阻的阻值為0.2歐,對應電流0.55A,功耗0.0605W,中速充電的控制與標準充電的控制電路、取樣電阻是一樣的,所以消耗在電阻及MOS管上的功耗很小，可以忽略不計，所以相對效率也就提高了，由于我的電池電流小只有1800mAh/節,并聯后也只有7.4V3600mAh，所以沒有測試更大的電流，但我的電源最大輸出電流可以上到2.5A（變壓器是EFD20，TOP232Y的最大輸出功率為25W），我可以采用電子負載來測試更大電流時的參數，但也是短時間的，畢竟原來的設計最大功率只要6W就足夠了。

3. 我現在的電路問題是充電過程中如何利用一個雙色紅綠LED、一個白色的LED和一個蘭色的LED更好的更明了的指示充電狀態：預充（橙色）、標準（綠色）/中速（綠色加白色）、浮充（蘭色）、停止（紅色），三段控制用的是2片LM358，3/4的運放作為CC/CV的比較和轉換，1/4作為充電繼電器的延時切斷控制。電量指示原來想用LM3915N做10段顯示的，但是后來發現它的電壓比較不是線性的，故只有用兩片LM339做7段電量顯示，余下的1/8比較器做停止充電顯示（6-8.4V串聯分壓比的電阻值算的我要命，都用到方程式了，要知道數學是我的絕對弱項），串聯分壓比的電阻值算出來后都是非標的，于是就買了8個3382的精密多圈可調電阻來做（7個1K和1個47K，對地衰減電阻是固定的10K）電路現在正在調試的尾端，等電路確定下來就準備將電路搬到PCB的圖紙上面去了。

4. 還有一個問題始終得不到很好的解決，就是電源的開關電路，本來想用單輕觸鍵+MOS的電路來實現開關機的，但是電路會因為按鍵的時間長短而出現間歇振蕩，而控制電路又是單片機的，電源電壓不穩定會引起復位不良而導致死機，以至于現在我都想直接用一個耐撥的小開關直接控制MOS的通與斷了，反正電池接有保護電路板，輸出過流、欠壓都會自動關閉的。

設想：如果上述的三段式簡易充電的電路工作穩定的話，實際上可以通過多檔位的選擇開關來選擇充電電池的電壓和充電電流，再配以寬范圍、大電流可調的串聯式的DC-DC電源，那樣的話這個電路就是一個寬范圍、多選擇的充電器了。