作者：伊大成

鋰聚合物電池廣泛應用于日常生活中的一些小型電子產品中。如：手機、PDA等類電子產品中。這些場合要求所使用的電源的體積盡可能地小，重量盡可能地輕。這對于廠商十分重要。當然，電池還要具有充足的能量，不要求用戶每天充電。將所有這些特別要求匯集在一起，甩戶很快就會選定LiPo（鋰聚合物電池）。當然在使用鋰電池的過程中，也存在幾個缺點：首先，不是所有的鋰電池都能提供大的電流。它們能提供的最大電流為10C（關于參數C，請先參見附錄）。當然也有個別的例外，如有的鋰電池能提供達到20～30C的電流。另一個需要考慮的問題是它與其他電池不同的充電方式。此外，鋰電池對于非正常的使用條件非常敏感。這種類型的電池在非正常使用條件下引起火災或爆炸也不是完全不可能的。因此，在設計鋰電池充電器時，有一些原則必須遵守。
充電方式
在為鋰電池充電時有兩件事情必須注意：即額定電流和電壓。廠方通常會提供以C表示的參考放電電流值，以及以安培小時為單位表示的額定容量。這個值的范圍通常為1C～2C之間。此外，最大電壓一定不能被超過，一般應為（取決于廠家）4.2～4.25V。所以，這里介紹的充電器實際是一個精密電源。其電流和電壓都被限定所要求的范圍內。
鋰電池的典型充電曲線見上圖：在充電周期開始時，電流恒定，隨著充電過程進行，電壓逐漸增長，達到4.2V。
從這時開始電壓保持不變，而電流開始慢慢減小，而當電流降到大約0.05 C時，充電過程基本結束。這時電池已經接近充滿電了，其后的充電則非常緩慢地進行。

電路
下圖顯示了這個充電器的完整結構，其中心部件是一個線性技術公司（Linear Technology）出品的放大器芯片LT1510。此芯片包含有一個帶有限流和限壓功能的降壓轉換器。因此，整個充電器電路僅僅需要添加通常所需的一半的外接元件。由于有了這個降壓轉換器，此充電器的效率很高，并且并不需要附加散熱片。
這個轉換器僅僅需要外接一個電感器，二極管和電容等穩壓電路。轉換器工作于相當高的頻率之下（大約200kHz）。所以使用的電感可以很小。

一、電壓調整
如下圖所示：本充電器設計成為兩個鋰電池串聯充電的電路。由于每個電池上的電壓絕對不能超過4.2V，所以我們選擇最大充電電壓為8.2V（每片電池4.1 V），電壓調節由R4、R5來完成。集成電路保證在其第5腳（OVP）上，的電壓不超過2.365V。OVP腳上的電壓等于：
Vovp=Vbatt R5／（R4+R5）當電池兩極間的電壓為8.1 8V時，IC第5腳上的電壓為2.47V。在這種情況下IC確保了電壓不會進一步升高，從而通過電池的電壓也不會變得太高。
如果想把這個充電器變為能為3節串聯鋰電池充電的設備，我們可以很方便地調整R4上的電壓，從而將IC的限制電壓提高為4.1 V×3。當R4的值為1 9.6k時，此電壓將被限制為1 2.39V。這相當于每節電池4.1 3V。
如前所述，由于鋰電池對于所施加的電壓十分敏感。所以R4、R5必須使用誤差為1％的精密電阻。這對于保證在最壞的情況下，電壓也始終不會高于標準電壓值1％以上，具有十分重要的意義。當然，集成電路的輸出也不會絕對準確，這就是為什么我們設計將每片電池的充電電壓采用4.1V，而不是4.2V。只有這樣，才能夠保證電池的最大電壓不會被超過。
由于使用了降壓轉換器，所以電路需要由高于電池充電電壓幾伏的電源來供電。因此在為兩片串聯電池充電時，需要采用1 2V電源，而為3片串聯電池充電時，則電壓至少需要15V。

二、電流調整

電流的調整，可以很方便地通過在地與IC的13腳（PROG）之間所接的龜阻來實現。而C7和R3對于穩壓電路的穩定是十分必要的，不能省略掉這些元件。當開關S1開路時，由R1決定IC所能釋放出的最大電流。其公式為：

Iconst=2.465(2000/R1)

在樣機電路中，R1的值為49.9 k。
這時電路的電流約為100mA。而當S1閉合時。IC看起來好象連著一個阻值等于R1、R2并聯的電阻。在樣機情況下，為49.9k與1 2.4k并聯，結果等于一個9.93k的電阻。通過上述公式計算可得充電電流約為500mA。
如果你希望加大充電電流，需要注意避免峰值電流大大高于預定的平均電流。這個電流要流過包括D1、D2和D3；電感線圈以及IC。此外，還必須確認電池的額定充電電流不會被超過。

三、充電指示器
變換器集成電路LT1510有一個缺點是：沒有一個有效的輸出管腳能夠指示出IC實際提供的電流量是多少。而這對于判定是否需要繼續充電是有用的。為了能夠測量電流，R7被接入電流回路中。通過測量R7上的電壓降，從而判定IC上的輸出電流。R7上的電壓降由放大器IC2A進行放大，IC2B將此電壓與一個固定電壓2.85V相比較。
借以判定電流是否已經降到確定值以下。這里所使用的測量方法可能不是非常準確，但卻足以指示出充電的狀態。當然，如果愿意，R7可以用一個精密電流表代替。
IC2B的增益由跳線K2來調整。這個跳線可以選擇放大器反饋電阻的阻值，從而影響放大器的增益。圖上在靠近K2處標出了各阻值所對應的饋送到LED管D5上的大約的電流值。
電路裝配
下圖中顯示了鋰電池充電器的PCB板布局設計。PCB板設計空間很充裕，所以安裝元件很容易。在裝配二極管和電解電容和IC時，要特別注意極性。同時，不要忘了在K2和C2之間的連線。IC2可以裝在插座上。但lC1最好直接焊在板上，或者使用帶有彎曲針的高質量的插座。
插上跳線到K2上，以使LED指示燈得到所希望的電流。其值最好選擇在電池的額定值的C門O比率以內。現在，電路已經準備好為電池充電了。電池接到BTl腳上。現在接上外電源到K1（注意：其電壓必須與所要求的輸出電壓相匹配），插上電源插頭。充電過程中，可以通過測量電池兩極之間的電壓來檢查工作是否正常（兩片電池最高為8.2V）。測試R7兩端的電壓降，可以檢查充電電流（100mA時，為0.1 V）。
如果這些都正確，就可以將電路裝入外殼中。用可靠的插口來連接電源和電池，使之攜帶更方便。