鲁思慧

    本文通过线性充电器和DS2770锂离子脉冲充电器技木方案的分折与比较，从而进一步说明锂离子脉冲充电器在充电时间、充电容量和电池老化效应等技术与使用上的新型性。

    脉冲充电具有许多和线性充电方案共同的优势，包括线路简单、成本低廉、尺寸小和外接元件少等。它与线性充电器相比，其优点是，热量被耗散在墙上适配器中，而非充电器自身中。但对理离子电池进行脉冲充电的忧虑是因为无论在恒流区还是在脉冲区，电池都被加以同样的电流，使电池有可能早已接近于最大电压，是否会引起锂离子电池提前老化？

    本文叙述的是脉冲和线性充电技术方案，并在线性充电器和DS2770锂离子脉冲充电器方案之间作一比较与分析，从而进一步说明锂离子脉冲充电器技术与使用上的的新型性。

    关于线性充电方案

    线性充电方案被广泛用于锂离子／聚合物电池的充电，典型充电电流在1.5A以下。这种类型的充电器器具有低成本、低噪声、小尺寸等特点，只需要极少的廉价而且小巧的外部元件，充电源可以是一个非稳定的低压电源(对于单电池应用典型为5V至6V)。通常采用一个高侧的内部或外部低值捡测电阻RS来精确测量充电电流IBAT。充电器通过控制一个外部通道元件(P沟道场效应管P-FET，见图1所示)来调节电池电压或电流。图1显示了一个典型的线性充电电路和锂离子电池的线性充电曲线。

    充电器工作开始必须首先检查电池，以便确定充电器是否要接入以及对电池进行快速充电是否安全。如果电池电压低于约2.5V，IBAT的充电电流就会对电池造成永久性的损伤。充电器工作通常是以C/15量级(图1所示的右纵坐标所示)速率对电池进行更为温和的涓充，直到其电压上升到规定门限。

    需要说明的是，一旦电池通过检查，充电器便调节FET从充电源提供一个恒定电流给电池。如果配备了安全定时器，充电器在启动快速充电的同时还会开启定时器。线性充电器在对电压比较低的电池进行快速充电时，其缺点尤其显得突出。如果非稳定充电源输出为5v，用IBAT给3V、750mA的电池充电，FET就要耗散1.5w，图1中的充电曲线只是一个简单示意图，恒流充电时的电池电压实际上并非线性上升。事实上，电池电压不会在3V停留很久，随着电池电压在恒流充电下的上升，FET的功率耗散会降下来。充电器持续提供恒定电流直到电池电压VBAT到达恒压(VCV)门限。这个门限一般为4.1V或4.2V。

    当电池到达恒压门限时，实际的电池容量接近于满容量的40%至70%。为了进—步“注满”电池，充电器调节FET提供一个等于恒压(VCV)门限的恒定电压。此时充电阶段的充电电流随着时间逐渐减小。恒定电压一直持续到充电电流降低至C/10或C/15或者安全定时器到时为止。

    关于脉冲充电方案

    应该说，脉冲充电除了充电源和充电终止方式之外，是非常类似于线性充电方式，它非但具有和线性充电器相同的优点，而且克服了在电池组内耗散功率的缺点。脉冲充电器需要一个非稳定、限流型的充电源。图2给出了一个典型的脉冲充电器配置和锂离子充电曲线。

    和线性充电器一样，脉冲充电器工作开始也必须首先检查电池，以便确定充电器是否要接入。这通常是根据充电源电压是否高于电池电压来做出判断。在对电池进行检查时，如果电池电压VBAT低于规定门限，就提供一条限制电流的涓充通路。

    经过对电池检查之后，充电器启动安全定时器并打开外部FET或PNP晶体管，以充电源限定的恒定电流IBAT给电池充电。因为充电源是限流的，只在FET上产生很低的电压降，因而在电池组中产生很少的功率耗散。因限流而产生的损耗被移到了墙上适配器中，其损耗为 损耗或变压器中的耦合损耗。

    一旦电池电压到达恒压(VCV)，脉冲充电模式开始。类似于线性充电器，在恒流充电阶段电池会达到接近满容量的40%至70%，而在脉冲充电阶段会逐步“注满”电池。当电池电压到达恒压(Vcv)后，充电器保持使FET继续保持脉冲充电电流导通，其脉冲电流导通时间为TPULSE，此时电池会逐步“注满”其电压超过恒压(VCV)。然后关闭通道元件FET，切断充电电流，充电源电压被拉回到开路电压。这种状态一直保持到电池电压回落到恒压(Vcv)。