电池充电基础知识
锂离子充电器IC是调节电池充电电流与电压的设备，常用于便携式设备，如手机、笔记本电脑和平板电脑等。与其他化学成分的电池相比，锂离子电池是能量密度最高的电池之一，其单节电池提供的电压更高，承受的电流也更大，而且在电池满电时无需涓流充电。不过，锂离子电池没有记忆效应，这意味着它不会“记住”在电量完全耗尽之前剩余的电量。锂离子电池必须采用特殊的恒流恒压 (CC-CV) 充电曲线进行充电，充电曲线可根据电池温度和电压水平自动调整。
充电曲线
充电曲线是锂离子电池的一项基本特性，它描述了电池充电时，电池的电压和电流如何变化。 为简化起见，充电曲线可以通过一个坐标图来表达，其X 轴表示时间，Y 轴表示电池电压或电池电量。通过该曲线可以洞见电池的安全特性，并了解如何优化电池充电。MP2759A是MPS提供的一款高集成度开关充电器IC，专为 1 至 6 节串联锂离子或锂聚合物电池应用而设计。图 1 所示为 MP2759A 的充电曲线。
锂离子电池遵循相对常见的充电曲线，下面将进行详细的描述。需要注意，如果充电器 IC 提供可配置功能，设计人员将能够为这些充电阶段设置自己的阈值。由于大多数电池制造商只为不同的最大充电电流水平设定同一阈值，因此阈值可配置功能非常有用。可配置的阈值能够提供一层额外的安全保护，保护电池免受过压、过热条件以及过载的影响，从而避免电池的永久损坏或容量降级。
- 涓流充电：涓流充电阶段通常只在电池电压低于一个极低水平（约2.1V）时采用。在这种状态下，电池组的内部保护 IC 可能由于深度放电或发生过流事件已经断开了电池。充电器 IC 提供一个小电流（通常为 50mA）为电池组的电容充电，以触发保护 IC ，合上其 FET重新连接电池。虽然涓流充电通常只持续几秒钟，但充电器 IC 仍然需要集成一个定时器。如果电池组在一定时间内未重新连接，则定时器停止充电，因为这表明电池已损坏。
- 预充电：一旦电池组重新连接或处于放电状态，就进入预充电阶段。预充电期间，充电器IC开始以一个较低的电流水平为耗尽的电池安全充电，该电流通常为 C / 10（C 为容量，以 mAh 为单位）。预充电使电池电压缓慢上升。其目的是在低电流水平下对电池进行安全的充电，以防止损坏电池，直到其电压达到一个较高的水平。
- 恒流（CC）充电: 恒流（CC）充电也被称作快速充电阶段，下文将对其进行详细介绍。恒流充电在预充电之后开始，一旦电池电压达到每节3V 左右即开始恒流充电。在恒流充电阶段，电池可以安全地处理 0.5C 至3C 之间的较高充电电流。恒流充电会持续到电池电压达到“满电”或浮动电压水平，然后进入恒压充电阶段。
- 恒压（CV）充电: 锂电池的恒压（CV）阈值通常为每节4.1V至4.5V。充电器 IC 会在恒流充电期间监测电池电压。一旦电池达到恒压充电阈值，充电器IC就会从恒流转换至恒压调节阶段。当充电器 IC 监测到外部电池组电压超过了电池组中的实际电池电压，就开始执行恒压充电。这是由于存在内部电池电阻、PCB 电阻和来自保护 FET 和单电池的等效串联电阻 (ESR)。充电器 IC 不应允许电池电压超过其最大浮动电压，以保证安全的运行。
- 充电截止: 当恒压充电阶段，当流入电池的电流降至设定阈值（约为 C / 10）以下时，充电器 IC即终止充电周期。此时，电池被认为已充满电，充电完成。如果充电器 IC 的充电截止功能被禁用，充电电流会自然衰减至 0mA，但实际中很少这样做。因为在恒压充电期间，进入电池的电荷量呈指数级下降（因为电池电压的增大就如同一个大电容器），在容量增加极少的情况下，为电池充电需要非常长的时间。
任一时刻的实际充电电流都可能低于设置值，其原因包括各种环路调节，例如输入电流限制、输入电压限制、散热调节或电池温度。
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电池充电器IC基本原理