电池或锂聚合物电池的容量较小，大部分在400～1000mAh范围内，与之配套的充电器的最大充电电流为450～1000mAh。因为电流不大，一般都会选用线性充电器。

  新式线性锂离子电池充电器功用完全、功用好、电路简略、占印制版面积小，价格低，整个充电器可以在产品中。若选用USB端口充电，运用非常便利。

  近年来，一些用电量稍大的便携式电子科技类产品(如便携式DVD、矿灯、摄像机、便携式丈量仪器、小型电动工具等)往往选用1500mAh到5400mAh容量的锂离子电池。若选用500～1000mA充电电流充电器充电，则充电时刻太长。若按0.5C充电率来充3000mAh及5400mA时的电池时，其充电电池的容量要求为1500mA及2700mA。

  有人提出：能否在1A线性充电器电路中加一个扩流电路，使充电电流扩大到2～2.5A，处理3000～5400mAh容量锂离子电池的充电问题。假如扩流的充电器功用不错、电路简略、本钱不高，这是个好主意。笔者就按这一思路规划一个扩流电路。这电路采纳型号为CN3056的1A线性充电器为根底，别的加上扩流电路及操控电路组成。

  CN3056充电器已在本刊2006年12期及2007年电源增刊上介绍过(“线性锂二次电池充电器芯片CN3056”)。这儿仅作一简介。

  CN3056组成的充电器按恒流、恒压形式充电，若充电电池电压3V，则有小电流预充电形式;充电电流可设定，最大充电电流为1A;精电密度4.2V 1%、有热调理、欠压锁存及电池温度检测、超温维护及充电状况和温度超差指示功用;10引脚小尺度DFN封装(3mm×3mm)。

  若充电率在0.5～1C之间、电池的温度在0～45℃之间(室温充电)，则CN3056充电器电路中可省去电池温度检测电路及电池超温指示电路(引脚TEMP及FAULT端接地)，电路如图1所示。VIN是电源输入端、CE是使能端，(高电平有用);RISET为充电电流ICH设定电阻，RISET()=1800(V)/ICH(A);CHRG为充电状况信号输出端：充电时此端为高电平，LED亮;充电完毕时此端为高阻抗，LED灭;电池未装入或接触不良，LED闪亮。VIN一般取4.5～5V，10F及6.8F为输入、输出电容，确保充电器安稳作业。

  充电器扩流电路是在原充电器电路上加上扩流电路组成的。扩流电路由两部分组成：扩流部分及操控部分。选用CN3056充电器为根底，加上扩流部分及操控部分电路如图2所示。现别离介绍其作业原理。

  扩流部分电路如图3所示。它由P沟道功率MOSFET(VT)、R及RP组成的分压器、肖特基二极管D4组成。使用分压器调理P-MOSFET的-VGS巨细，使取得所需扩流电流ID。P-MOSFET的输出特性(以Si9933DY为例)如图4所示。在-VGS=2.1V、VDS0.5V时，其输出特性几乎是一水平直线;在不同的VDS时，ID是恒流。从图4也可以精确的看出，在 -VGS添加时，ID也相应添加。

  操控部分电路的意图是要坚持原有的三阶段充电形式，在预充电阶段及恒压充电阶段不扩流，扩流仅在恒流阶段，如图5所示。

  原充电器以1A电流充电，若扩流电流为1A，则在恒流充电阶段时充电电流为2A。图5中红线为充电电池电压特性、黑线为充电电流特性，实线为加扩流特性，虚线可看出：扩流的充电时刻t5比不扩流的时刻要短(图5中的时刻坐标并未按份额画);而且也可以精确的看出：扩流仅在恒流充电阶段进行。

  为确保扩流在电池电压3.0V开端，在电池电压4.15V时完毕，操控电路设置了窗口比较器，在电池电压(VBAT)为3.0～4.15V之间操控P-MOSFET导通。在此窗口电压外，P-MOSFET截止。

  在图2中，由R5、R6及R7、R8组成两个电压分压器(检测电池的电压VBAT)，并别离将其检测的电压输入比较器P1及比较器P2组成的窗口比较器。R3、R4别离为P1及P2的上拉电阻，D2、D3为阻隔二极管。充电电池电压VBAT与P1、P2的输出及P-MOSFET的作业状况如表1所示。

  从图2可看出：P-MOSFET的-VGS电压是由R2、RP往D1供给的，则P-MOSFET在上电后应是一向导通的。现要求在电池电压(VBAT)小于3.0V及大于4.15V时P-MOSFET要关断，则操控电路要在VBAT3.0V及VBAT 4.15V时，在P-MOSFET的栅极G上加上高电平，使其-VGS=0.7V，小于导通阈值电压-VGS(th)，则P-MOSFET截止(关断)。现由P1、P2比较器及其他元器件组成窗口比较器完成了这一操控要求：无论是P1或P2输出高电平时，VIN经过R4或R3及D3或D2加在P-MOSFET的栅极上，迫使栅极电压为VIN=0.7V，则-VDS=0.7V而截止，满意了操控的要求(见图6)。图中，D1、D2、D3是阻隔二极管，是正确操控必不可少的。

  P-MOSFET在扩流时的功耗PD与输出电压VIN电池电压VBAT、肖特基二极管的正向压降VF及扩流电流ID有关，其计算公式如下：

  贴片式功率MOSFET选用印制板的敷铜层来散热，即在规划印制板时要留出必定的散热面积。例如，选用DPAK封装的MTD2955E在计算出PDmax=1.75W时，需11mm2散热面积;若PDmax=3W时，需26mm2散热面积。若选用双面敷铜板(在上基层做一些金属化孔相互连接，使用空气流通)，则其面积可减小。若散热欠好，功率MOSFET的温度上升，ID的输出会随温度添加而上升。所以满足的散热是要注重的，最好是试验确认其适宜散热面积，使ID安稳。

  这儿还需要指出的是，不同封装的P-MOSFET，在相同的最大功耗时，其散热面积是不同的。例如选用SO-8封装的Si99XXDY系列P-MOSFET时，封装尺度小、背面无金属散热垫，其散热面积要比用DPAK封装大得多。详细的散热面积由试验确认。

上一篇:把修正长江生态环境摆在压倒性方位 保证江湖安澜、碧波东流、清水北送

下一篇:陕西星斗电子获得一种直流高压转化成多路直流低压电源专利进步转化稳定性