簡單可靠的鋰電池充電器,Lithium-Ion Battery Charger

關(guān)鍵字：簡單可靠的鋰電池充電器

最近買了些鋰電池，尤其是沒有保護(hù)板的，打算串并聯(lián)成電池組。但鋰電池驕氣，擔(dān)心萬一過流短路，因此設(shè)計了一個簡單的鋰電池充電電路，借這里人氣旺盛貼在此處，雖然題目上說“出售”，那只是靠題罷了，實(shí)際售價為0，無償提出供討論。

電路很簡單，元件很容易廉價獲得，適用范圍很寬，可以適應(yīng)1節(jié)－4節(jié)串連電壓，充電電流可以通過元件參數(shù)選擇，充電特性也比較理想，原理如下：

由LM317和R1、R2、R3組成一個典型的恒流電路（431暫時認(rèn)為斷開R4比較大可以先不看）。當(dāng)電壓不太高時保持恒定的充電電流。以兩節(jié)電池充電為例，理想狀態(tài)下，充電電流應(yīng)該是電壓達(dá)到8.3V前一直保持恒定。當(dāng)A點(diǎn)電壓達(dá)到拐點(diǎn)值8.3V時，經(jīng)過R4、R5分壓，TL431開始導(dǎo)通，并把LM317的基準(zhǔn)點(diǎn)電壓從8.3V逐漸拉下。所謂拐點(diǎn)就是指電流開始下降的那點(diǎn)。直到電壓達(dá)到8.4V的0電流點(diǎn)，A點(diǎn)仍然保持這個8.3V電壓，LM317的輸出Vout下降到8.4V，其調(diào)整端下降到7.17V。

電池電壓為8.3V時（拐點(diǎn)）各點(diǎn)的電壓都標(biāo)在圖上，充電截止（8.4V）的各點(diǎn)電壓以括號形式也標(biāo)在后邊。


元件選擇
LM317，三端可調(diào)串連穩(wěn)壓塊，選塑封的，LM317T，常用。根據(jù)電流不同，應(yīng)選用相應(yīng)的散熱片。
TL431，三端可調(diào)并聯(lián)穩(wěn)壓塊，與一個小三極管外形一樣，常用。
RL就是外接被充電池。
電流采樣電阻R1，計算方法是R1=1.23/充電電流。例如，若充電電流為0.3A，則電阻應(yīng)該選擇4.1歐。這個電阻一般要選擇功率大一些的，比如1A就應(yīng)該是2W的。

可調(diào)電阻R4可以選擇那種籃色的精密多圈，取比額定值大一些的，比如23.2k的就可以選擇25K的多圈。若嫌多圈太貴或難找，也可以用一個固定電阻串連一個普通可調(diào)電阻。例如23.2k的就可以選擇22k固定加一個2.2k－3.9k可調(diào)節(jié)的，以便進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。

電阻R2的要求不是很高，可以采用串并聯(lián)的方法得到。比如8.8歐可以選擇10歐并聯(lián)75歐（或并50歐－91歐）

若電路設(shè)計為適應(yīng)不同的電壓，比如可以轉(zhuǎn)換完成2節(jié)、3節(jié)、4節(jié)電池的充電，那就應(yīng)該分別選擇可調(diào)電阻，并找一個2刀3擲波段開關(guān)，用來切換兩個可調(diào)電阻。

若要求充電電流也可以變化，自然也可以使用波段開關(guān)來轉(zhuǎn)換。

調(diào)整時，接上電源（需要高于電池最高電壓3.8V或以上，在此例中，為12.2V），不接負(fù)載，調(diào)整R4使得Vout為8.4V即可。驗證：用電流表短路Vout到地，應(yīng)該是額定電流。

這個電路的弱點(diǎn)是：沒有反接保護(hù)。反接后盡管不會馬上有什么損害，但電池放電。
另外，若是接入比額定值高的電池（比如2節(jié)電池的充電電路接了3節(jié)電池），則有少許放電。

剛才試驗了一下，為了省事，直接仿照電路圖搭焊，也算直觀，經(jīng)過測量，一切均為預(yù)期，試驗成功。
這個電路的特點(diǎn)是：
簡單容易做，充電特性很理想。

試驗電路中，我的電阻選擇：
R1：3.9歐，1W
R2：8.7歐（10歐并68歐）
R3：100歐
R4：20k＋5k可調(diào)
R5：10k
實(shí)際測量恒流電流為0.32A