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[Torex] 如何使用LDO稳压器为小型锂离子电池充电 (1/3)

  • 作者:Torex
  • 發佈時間::2021-01-12

LDO可充电的小型锂离子电池解决方案

对于物联网,可穿戴设备以及工业应用程序的备份

电池类型很多,它们通常需要专用的充电IC和专用的保护设备。下面我们讨论使用廉价的线性LDO稳压器可以简单充电的新一代可充电电池。在转向主要主题之前,让我们首先回顾一下并比较一些不同类型的电池。

在下表(图1)中,我们显示了一些在市场上容易获得的广泛使用的电池化学成分。对于每种电池,我们都将显示其工作电压,并提供与每种电池类型相关的优缺点的摘要。该表旨在作为快速概览,我们承认还有其他化学物质可供使用,每个电池的规格因制造商而异。

一次电池

电池名称

类型(正电极)

标称电压

电压范围

特征

锂电池 二氧化锰
(Li-MnO2)
3.0伏 1.8伏〜3.2伏 CR电池。阻抗低于Li-SOCl2。
亚硫酰氯
(Li-SOCl2)
3.6伏 2.4 V至3.6 V ER电池。合并到智能电表等的大容量。提防高阻抗。
碱性电池 1.5伏 0.9 V至1.6 V 高容量,大电流输出干电池。
锌碳电池 1.5伏 0.9 V至1.6 V 干电池适合在低输出电流下长期使用

可充电电池

电池名称

类型(正电极)

标称电压

电压范围

特征

锂离子电池
(包括锂聚合物)

钴酸
(LiCoO2)锂(LiMn2O4)

3.7伏
3.8伏

2.8 V〜4.2 V,
4.35 V,4.4 V

普通锂充电电池。固态类型已准备就绪。
大容量,低阻抗,适合各种应用。
为了安全起见,需要保护电路(PCM)。
锰型用于汽车。

磷酸铁锂(LiFePO4) 3.2伏 2.8伏〜3.6伏 容量低于上述容量,但安全且寿命长。

[负极]
钛酸锂(Li4Ti5O12)

2.3伏 1.6伏〜2.6伏

可通过LDO充电。半固态类型已准备就绪。
安全,寿命长,可兼容恒压充电和快速充电,适用于物联网等

镍氢电池 氢氧化镍(NiOOH) 1.2伏 1.0 V至1.3 V 与镍镉电池相比,电流更高,容量更大且存储效果更小
镍镉电池 氢氧化镍(NiOOH) 1.2伏 1.0 V至1.3 V 注意记忆效果。

图1:典型的一次电池和充电电池)  

       
通常,传统的锂离子电池的标称电压为3.7V,它们需要专用的CC / CV充电IC以及专用的外部保护电路。它们通常具有狭窄的工作和充电温度范围,使其难以在某些工业设备中使用。        

新型低压锂离子电池

现在出现了标称电压在2V至3V之间的新一代锂离子可充电电池,与传统锂离子产品相比,它们具有许多优势。这些新电池中的一些可以用2.5V至3.0V的恒定电压充电,这些为设计师提供了令人兴奋的机会,如下所述:

好处包括:

准备通过LDO进行恒压充电无需专用的昂贵CV / CC充电IC。

耐过放电,可用于简单的低压检测

由于是电池,因此可以长时间维持2.2V至2.3V的恒定电压。 与超级电容(线性降低电压)相比,可以更轻松,更有效地使用能量。

还有一些产品可以承受70°C和105°C等高温。

还提供回流/热层压兼容产品。

支持回流焊接的半固态电池类型纽扣电池形状的类型很容易获得。

简单的充电解决方案

在下面的图2中,我们说明了为小型Li电池充电的典型电路,并提供了在不同状态下的操作说明。

图2:充电电池的典型电路)  

操作说明

给电池充电时:

  • 电池由XC6240 / 15 LDO稳压器提供的恒定电压充电。
  • 充电开始后的短时间内,电池电压上升到LDO稳压器输出电压,然后逐渐充电。
  • 无需检测充满电,并且通常无需在充满电后关闭稳压器。

使用电池时:

  • 切断VIN后,XC6240 / 15的CE变为“低”,LDO关断,从锂电池到LDO的泄漏电流很小,为0.24µA。
  • SBD可防止从电池到VIN的反向电流。

放电过程中的电池电压检测:

  • 这种电池通常耐放电,即使在重复过放电的应用中,也足以通过简单的放电检测停止电池后的工作。
  • 该电压由XC6140 / 36 RESET IC检测到,其静态电流极低,仅为110nA。RESETB输出将停止下一级电路。