4.9　实例16：锂离子电池专用充电器制作

锂离子电池是前几年出现的金属锂蓄电池的替代产品。它的阳极采用能吸收锂离子的碳极。放电时，锂原子变成锂离子，脱离电池阳极，到达锂离子电池阴极。锂离子在阳极与阴极之间移动，电极本身不发生变化。这是锂离子电池与金属锂电池的本质差别。锂离子电池阳极为石墨晶体，阴极通常为二氧化锂。充电时，阴极中的锂原子电离成锂离子与电子，锂离子向阳极运动与电子合成锂原子；放电时，锂原子从石墨晶体的阳极表面电离成锂离子与电子，在阴极处合成锂原子。所以，在锂离子电池中，锂永远以锂离子的形态出现，不会以金属锂的形态出现。锂离子电池的优点：工作电压高，如一般每节电压为3.6V；体积小、质量轻、能量高；寿命长；使用时，允许温度范围宽；无记忆效应、无环境污染；等等。下面将介绍一款锂离子电池专用充电器。它采用恒流—恒压方式控制锂离子电池充电，由于采用了专用充电模块，因此整个电路非常简洁。

4.9.1　工作原理

锂离子电池专用充电器原理图如图4.17所示，主要以PS1719为核心器件构成。

图4.17　锂离子电池专用充电器原理图

下面先了解一下锂离子电池的充放电特性。对于一般500mA·h的AA型锂离子电池，单只电池充电电压最好保持在4.1V左右，充电电流通常限制在1C（500mA）以下，否则会造成锂离子电池永久性损坏。在充电时通常采用恒流—恒压方式，即先采用1C以下的恒定电流充电，电池电压不断上升，当升到4.1V时，充电器应立即转入恒压方式（4.1V左右），充电电流逐渐减小，当电池充满时，电流降到涓流充电电流。用这种方法大约两个小时可以充足500mA·h。锂离子电池放电电流不应超过3C（l.5A），单体电池电压不应低于2.2V，否则会造成损坏，一般确定放电终止电压为2.5V。

图4.17中，充电器用PS1719模块作为充电控制器，它能对电池E进行恒流充电，恒流电流IS由电阻RF确定，即IS=160mV/RF。若RF取值0.5Ω，则恒流电流IS=320mA。恒压由电阻R2与R1的比值确定，即2.5（1+R2/R1）V。若R2取值为68kΩ，R1取值为100kΩ，则为4.2V，正好满足锂离子电池的充电要求。图4.17的充满标准是以充电电流减小到最大电流（开始的恒流）的15%为判别基准，并终止充电。发光管LED1用于充电指示，LED2用于充满指示。

4.9.2　元器件选择与制作

A采用PS1719型锂离子电池（3.6V）专用充电集成模块，内电路包含电压控制电路、电流控制电路、控制逻辑电路及驱动电路等，采用16脚DIP封装形式，各引脚功能见表4.6。

表4.6　PS1719专用充电集成模块各引脚功能

VT采用TIP32C型PNP功率三极管。VD1用1N4007型硅二极管。LED1、LED2分别采用φ3mm的高亮度红色与绿色发光二极管。

R1、R2与RF要求采用高精度的金属膜电阻器。R4为1/4W碳膜电阻器。其他电阻均可采用普通RTX-1/8W型碳膜电阻器。C1采用CT4型独石电容器。C2采用CD11-16V型电解电容器。V+可用输出电流达800mA的6V直流稳压电源。图4.17除可为1节3.6V的锂离子电池充电外，也可为3节镍镉或镍氢电池充电。