多节锂离子电池充电器

锂离子电池需要采用恒流恒压的方式充电，当电压低于4.2V*n(n表示串联的节数)应该使用恒定电流，电流大小与电池容量和所需要的充电时间相关。在恒流充电的过程中，电池电压渐渐上升达到4.2V*n，此时需要将充电方式改为恒压，即将加在电池上的电压保持为4.2V*n。直到充电电流下降到0。电池充电器基本上就是这样一个恒流恒压直流电源变换器。

电池充电器基本的原理是测量充电电流及电池电压。当电池电压未达到4.2V*n时，使用电流测量值作为电源变换器参考输入，产生恒定电流。当电压达到4.2V*n时，使用电压测量值作为电源变换器参考输入产生恒定电压。当充电电流接近于0时，结束充电。

图1为一个能对4节串联的锂离子电池充电的电路，输入为+18V，充电电流设置在312mA。这个电路由U1低压差电压转换器，R₁₂，R₉构成的分压电路，R₂，U₃构成电流测量电路。U₁的输入为18V，输出端经二极管隔离连接到由R₁₂和R₉构成的分压电路。当输出为16.8V时，分压电路的输出为1.24V。如果不接分压电路后面的电路。这些电路构成一个16.8V输出的恒压源。充电时，充电电流流过R₂产生压降，这个电压放大后成为REFI。　　

 

充电电流的设置为：I_c=V_ref/A/R_s (1)

其中I_c为充电电流。V_ref为LDO参考电压，这里为1.24V。A为电压放大倍数，这里为38.4。R_s为采样电阻。这里使用的是0.1欧的电阻。当然可以选择更小阻值的电阻。选择的电阻越小对电路的影响越小。但选择更小阻值的电阻能得到的电压太低。有可能低到后面的放大器无法处理。电路达不到理想的精度。如果将REFI直接接到LDO参考输入，则LDO构成一个恒流源。当充电流增加时，REFI增加，LDO随之将输出变低，充电电流减小。最终达到REFI等于V_ref实现恒流充电。

充电模式的切换

电流电压的切换如图1，使用D2将REFI与V_ref相连。当REFI加上二极管导通压降(V_f)高于分压电路产生的电压时，D2导通。因为运算放大器的输出阻抗远低于分压电路的阻抗，此时V_ref被箝位到REFI加上V_f。电路工作于恒流。当电池充电后电压上升，分压电路产生的电压也上升，当达到设定值后REFI加上V_f低于分压电路产生的电压。此时D2关断。V_ref等于分压值，电路工作于恒压。

充电指示

将I_REF放大驱动LED，充电时LED亮，当充电电流小于20mA时，D3慢慢变暗，最后熄灭，指示充电完毕。