磷酸铁锂电池充电电路

1、磷酸铁锂电池充电器CN3059磷酸铁锂电池是一种用磷酸铁锂（LiFePOd）材料作电池正极、用石墨作电池负 极的新型锂离子电池。关于该电池的详细介绍请参看本刊9期磷酸铁锂动力电池 一文磷酸铁锂电池的标称电圧是3.2V、终止充电电压是36aO5V、终止放电电圧 是2.0V。该电池与锂 离子电池一样要求恒流、恒压充电，充电率范用是0.2ICc上海如韵电子有限公司在自主开发出单节电子充电器芯片CX3052及CX3056 后，2007年乂开发出性能更好的单节磷酸铁锂充电器芯片CX3058及CX3059,满 足了市场的需求。本文将介绍CX3059o待点与应用CN3059是一种对单节磷酸铁锂电池进行恒流、

2、恒压充电的充电器IC。用该IC 组成的充电器主要特点：充电电流可山一外设电阻RISET设定，最大充电电流可 达 m 输入电压46V,可釆用USB接n或456V输出电压（输出电流1000 loOOmA）的AC/DC适配器供电；充电器电路简单、外M元器件少、成本低：对过 放电（电池电l-k2. 0V）的电池有小电流预充电模式；内部有功率器理电路，若 芯片的结温超过115时能自动降低充电电流作过热保护，使用户可设置较大的 充电电流，以提高充电效率；有两个LED分别作充电状态指示及充电结束指示； 有输入电压过低（361V）时的输出锁存功能、自动再充电功能、电池温度监 测功能：采用小尺寸、散热增强性的1

3、0引脚DF封装；充电温度范围045C 或065C （山充电电池参数决定）OCN3059是磷酸铁锂电池的专用充电器IC,但它还有一个独特的特点：外设一个 电阻RVSET,它可以增加恒压充电的输出电压。利用这个独特的特点，可以组成 简易的3节银氢电池充电器及4V铅酸电池充电器或锂离子电池充电器。III CX3059组成的充电器适合充0.54Ah的磷酸铁锂电池。其应用领域：矿灯、 LED应急灯、警示灯；车模、船模、航模及电动玩具；在照相机中.用3.2V磷 酸铁锂电池替代一次性3V锂电池（型号为CR123A）,其外廓尺寸相同；通信装 a；小型医疗仪器及野外测试仪器：小型电动工具等。另外，可采用CX30

4、59组 成充3节银氢电池及4V铅酸电池的充电器等。封装.引脚排列及功能CN3059采用散热增强型10引脚小尺寸DFN封装，其引脚排列如图1所示，各引 脚功能如表1所示。顶视图TEMP1* y1 J FBISET-J11 -CHRG垫应与1GND11 地綫违! L 一.1 1DONEVIN二；接i 二BATVIN1J二!i ：BAT图1 CX3059引脚图表CN3(I59客耳I脚助能引脚功能1TEMP电曲齟废检测输入端。电油的NT匕揭虛传感器的输出端导此端连機。着此躺电压小予输入电圧的48务 S的80%并超过058,迄宣疎念电池的溫度过低或过高，兗电将被智停0如果吐編的电圧孜縮入电丘 之间，并且

5、超过059,充电被恢复若不检测电池絵廈，则此端接CND2ISET恒流究电电谥设a和究电电流监测端。此端外機一电阻R可设是兗电电? e说究电电虑1 外*1 , 800/Rm3GND电謙负痢，地4. 5VIPJ电师电压输入端。当VI N编身BAT舗之间电庄直小于20m时，CN 3059将进入低功耗越陨棋丈，t 电谥外于3 p. A6、7BAT电梢正扳连檢端。此躺给电葩慢供恒诡及恒圧充电8DONE內部涌扳开路输出端，外橫LED C绿fe)及隈谎电a.在充电结束时，此琲为低电平，LED克，表亓9CHRC內部涌粧开路输出冷，外feLED (红鱼J及隈流电阻。穹兗电器向电池充电时，此騙为低电平，LED 正

6、农进右若电迪役有连接好，LED会闪克5存充电结東时，LED灭10r B电梢电圧檢测端。它场电油的电圧往FB端输人内部的溟恙放大器，披电池的实际电圧按预兗电、恒& 乜进行充电。吐痢实际上是电池电压反馈端A另外，此瑞导电池正极端之间核一个电阻R、.ecr，则可觀定恆压充电时的电压值主要参数CN3039的极限参数：各引脚的电爪范用为-0.3-6. 5V； BAT引脚与GXD短路时间 可连续；静电击穿电Jk为2kV；最拓结温为150-C：焊接温度为30(rC (10s)。CN3059的电气参数：电源输入电爪范闱为461静态电流典型值为650 uA； 低汗锁存电爪为VIW3. 61V；预存电阈值电汗是电

7、池电爪小于2. 05V；恒爪充电 电Jk3.6V；充电结束阈值电Ik (ISET端电爪)为0. 22V：睡眠模式阈值电爪为V邙一gW20niV；睡眠模式解除阈值电压为Vxx-VBAT50mV； TEMP端屈温阈值电圧 为80%、，低温阈值电压为48% VINo典型应用电路采用CN3059组成磷酸铁锂电池充电器电路与山CN3056组成的锂离子充电器电路 相比，前者有两个突出的优点：精确检测充电电池的电F仁 充电电池的终止充 电电圧控制得更粘确，使电池充的更満；采用在FB端与电池正极之间加接一 个电阻Rvni，使充电器除能充磷酸铁锂电池外，也可简单地组成充铅酸电池及银 氢电池，扩展了充电器功能。下

8、面分别介绍这2种典型应用电路。X充磷酸铁锂电池电路充电电池型号为26650,容屋为2800mAH,采用1000mA恒流电充电(其充电率约 0. 360 ,充电器电路如图2所示。图2磷酸铁锂电池充电电路充电器采用输出直流电爪5V、输出电流1500mA的AC/DC适配器作电源。用红色 LED作充电状态指示灯，用绿色LED作充电结束指示灯。设定恒流充电电流 Ick=1000iiiAj 则 Risei Aj:Risn=1800V/lA=1.8kO(1)CIN(lOnF)及COCTUOuF)是为保证充电器工作稳定的输入及输出电容，可采用 多层陶瓷电容器(MLCC)。这里磴点介绍精确电池电爪检测电路。图3

9、是一般电池电压检测电路，图4是精 确电池电爪检测电路。图3中，BAT端外接充电电池内接山R1、R2组成的电 阻分压器，其中间点为输入误差放大器，根据充电电池的实际电汗来对电池进行 预充电、恒流充电及恒圧充电。若在恒流充电时的充电电流为1恥BdT端的电汗 为Vd，电池的电压为V心若BAT端到电池正极之间的金属连接线的电阻为!, 则咕电流从BAT端到电池正极间的电汗降V肢则Vba讦咕bat (V batVLJ。充电电流越大，则与V ba:的差值越大。输入到误差放大器 的电斥是Vd的分爪而不是W :的分爪，因此产生电池实际电汗的检测误差。 再看图4电路，BAT端向电池充电。另外，山电池正极加一条连接

10、到FB端，将 电池电压通过R1、R2分压器后输入误差放大器。Vek巴调整管放大器 ABATVmjLT丄图3-般电池电汗检测电路VwL调整管FBR1R2BATVnVaeVttT图4精确电池电圧检测电路粗看起来，FB端、电池正极端及BAT端是同电位的。但要注意的是从BAT端流 到电池正极的电流是loP若连接线电阻为R，其压差V3hc.=IchXAR；而若从电 池正极流入FB的电流是Lb,连接线电阻也为!旷batV)，用V想端反馈到误差放大器的电圧与 电池的实际电圧更接近，即检测电池电压更粘确。这一种精确测量方法也称为开 尔文检测法(KeLvin) o用这方法精确检测电池电压可使电池的终止充电电压更

11、 稱确，电池也冲的更满。2 充4V铅酸电池或3节镖氢电池或锂离子电池的电路在FB端与电池正极之间加一个氐芝7电阻，可以调节恒圧充电的电汗这一特点， 则除充磷酸铁锂电池外，还可组成简易4V铅酸电池或3节線氢电池充电器，电 路如图5所示。RonCHRGFBI SETBATTEMPRnsr图5铅酸电池或傑氢电池充电器电路设定的终止充电电J 1A) Rvsbt的关系为：V* (V) =3.6 (V) +3. 04 X 10-6 (A) XRg (Q)(2)山于这种简易充电器设定了终止充电电爪，所以在充电过程不会产生过充电的悄 况，即充电是安全的。但山于不同种类的电池有各自的充电程式及终止充电的检 测方

12、法，因此用CX3059组成的简易充电器在充満程度上需要差一些。另外，在 充3节線氢电池时，山于充电器没冇每节电池均爪充电的电路，所充的电池应是 同一种型号、同一公司生产、同一组使用的电池，否则会造成山于电池的内阻不 同而产生的冇的电池未充满，有的电池已过充电的情况。不同充电电池的Rvsbt 值如表2所示。叢2不同充电电油的值舔数种类标称竜压CV )终止充电电压(7)终止放电竜压0/)口沁很)仃铝簸电池44. 4/4.63.82&7/3303书蝮氢电油3, &4,2301963,6VliffiT 电池3, &4,22,73,0196为保证终止电爪的精度，采用的Rvni应为理精密电阻(E48、E96系列)温度 系数土 100X10 - 6/C。图6是一种充3. 2V磷酸铁锂电池(S1打在下面)