鉅大LARGE | 點擊量：1649次 | 2019年05月27日
鋰電池的基本原理
鋰電世界網訊，射頻識別技術（RadioFrequencyIdentification，RFID）作為快速、實時、準確采集與處理信息的高新技術和信息標準化的基礎，已經被世界公認為本世紀十大重要技術之一，在生產、零售、物流、交通等各個行業有著廣闊的應用前景。射頻識別技術已逐漸成為企業提高物流供應鏈管理水平、降低成本、企業管理信息化、參與國際經濟大循環、增強競爭能力不可缺少的技術工具和手段。
基于RFID技術的物流供應鏈管理系統的實施，需要各種RFID讀寫設備。手持式RFID讀寫設備由于其攜帶方便、便于使用的特點，在物流應用中占有較大的市場。但是現在市場上大部分手持式RFID讀寫設備的功耗較高，為了延長其工作時間，需要采用大容量的鋰電池供電，如何提供一個鋰電池快速充電的一種方法，這是本文需要探討的一個問題。本文就來設計滿足RFID手持機功耗要求的DC-DC變換電路，以及相應的鋰電池快速充電電路。
2升壓電路
單節鋰電池的供電電壓為3.7V，RFID讀寫設備的工作電壓為5V，這樣對于RFID手持機就需要一個升壓電路。
2.1升壓電路的基本原理
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
常用Boost升壓電路的原理如文獻所示。該電路實現升壓的工作過程可以分為兩個階段：充電過程和放電過程。第一個階段是充電過程：當三極管Q1導通時，電感充電，等效電路如圖1（a）所示。電源對電感充電，二極管防止電容對地放電。由于輸入是直流電，所以電感上的電流首先以一定的比率線性增加，這個比率與電感大小有關。隨著電感電流增加，電感中儲存了大量能量。
第二階段是放電過程：當三極管Q1截止時，電感放電，等效電路如圖2（b）所示。當三極管Q1由導通變為截止時，由于電感的電流保持特性，流經電感的電流不會在瞬間變為0，而是緩慢的由充電完畢時的值變為0。而原來的通路已斷開，于是電感只能通過新電路放電，即電感開始給電容充電，電容兩端電壓升高，此時電容電壓可達到高于輸入電壓的值。
2.2升壓電路的設計
升壓電路采用立锜科技的RT9266B高效率DC-DC升壓芯片，RT9266B具有功耗低、靜態電流小、轉換效率高、外圍電路簡單等特點。芯片內帶有自適應的PWM控制環、誤差放大器、比較器等，通過外接反饋電路，能夠將輸出電壓設置為需要的任何幅值，具有很高的電壓精度。電路圖如圖2所示。
從圖2可知升壓電路通過外接10uH電感儲能，利用反饋電阻R1與R2控制升壓電路的輸出電壓，利用RT9266B內部自待的PWM控制器控制NMOS管的導通與截止，來控制升壓電路的輸出電流。由于該芯片內部具有自適應的PWM控制器，能夠適應較大的負載變化范圍。
用該升壓電路將3.7V2000mAh聚合物鋰電池升壓至5V時，輸出電壓紋波只有40mV，最大輸出電流可達500mA。
3充電電路
3.1鋰電池充電電路的基本原理
鋰電池的充電過程可分為三個階段：預充電、恒流充電和恒壓充電。當鋰電池的電壓低于最小充電電壓，則首先進入預充電階段，以微小電流（通常取標準電流的10%）給電池充電，直至電池電壓達到最小充電電壓。此階段的預充電能夠防止鋰電池在過放后直接以大電流恒流充電造成的損壞。當電池電壓高于最小充電電壓時，充電進入恒流充電階段。通常恒流充電電流取為0.5C（C為鋰電池的容量）。當鋰電池的電壓達到標準電壓時，進入恒壓充電狀態，充電電流不斷減小，直至電流減小至100mA，充電完成。
可知升壓電路通過外接10uH電感儲能，利用反饋電阻R1與R2控制升壓電路的輸出電壓，利用RT9266B內部自待的PWM控制器控制NMOS管的導通與截止，來控制升壓電路的輸出電流。由于該芯片內部具有自適應的PWM控制器，能夠適應較大的負載變化范圍。
用該升壓電路將3.7V2000mAh聚合物鋰電池升壓至5V時，輸出電壓紋波只有40mV，最大輸出電流可達500mA。
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