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1.引言
新型筆記本電腦需要增加自主性 和手機(jī)導(dǎo)致了高能量密度 電源組-鎳氫和鋰離子電池。 這些電池可以在以下條件下快速充電 快速充電符合多個(gè)條件。 使用的技術(shù)如下:
? 對(duì)于鎳氫電池,快速充電操作 使用-?V,d2V / dt2,最大時(shí)間,TCO (溫度截止)或?T/?t技術(shù)。的 高溫測(cè)量用作保護(hù), 但溫度變化(?T/?t)也可用于 監(jiān)控。
? 對(duì)于鋰離子電池,快速充電使用CCCV 技術(shù)(恒流恒壓)。的 測(cè)量初始溫度以允許引發(fā) 快速充電。如果溫度高 閾值(TCO),快速充電將停止。 電子系統(tǒng)的復(fù)雜程度取決于 主要是根據(jù)成本和 電池。通常,快速充電是由IC監(jiān)控的, 測(cè)量電池電壓,充電 通過(guò)檢測(cè)電阻器的電流,并測(cè)量溫度 電池通過(guò)一個(gè)或幾個(gè)負(fù)溫度 系數(shù)(NTC)熱敏電阻。集成電路幾乎總是 在充電器中或集成在電池組(鋰離子)中的NTC溫度傳感器幾乎總是集成在電池中包,有時(shí)放在充電器和/或最終包裝中光圈(低成本手機(jī))。 本應(yīng)用筆記說(shuō)明了如何設(shè)計(jì)NTC Vishay BCcomponents的熱敏電阻用于2005年的BQ TEXAS INSTRUMENTS雙鎳氫電池充電IC。 這里執(zhí)行的計(jì)算方法是 足夠通用,可以擴(kuò)展到許多其他 配置。
2.快速的算法
BQ2005 關(guān)于BQ2005 IC的通知,我們將重點(diǎn)關(guān)注 與溫度控制有關(guān)的設(shè)計(jì)部分 充電操作(見(jiàn)圖1)。
NTC熱敏電阻,以及固定電阻RT1和 RT2,用于Vcc和電流之間的分壓器 IC的檢測(cè)電阻輸入VSNS。 在新的充電周期開(kāi)始時(shí),IC會(huì)檢查是否 電壓Vtemp = VTS-VSNS在由 IC制造商(低溫:0.4 Vcc和高 溫度:0.1 Vcc + 0.75 VTCO)。 VTCO是由外部電阻(不是 如圖1)所示:如果開(kāi)始快速充電后 階段,Vtemp變得低于VTCO,然后返回 le流模式被操作。 在快速充電期間,IC對(duì)電壓進(jìn)行采樣 也可以操作Vtemp和返回also流模式 當(dāng)Vtemp的時(shí)間變化超過(guò)閾值時(shí)。 這稱(chēng)為?T/?t端接:每34 s,Vtemp為 采樣,如果Vtemp下降了16 mV±4 mV 與之前兩個(gè)樣本的測(cè)量值比較 快速充電終止。
3.外部配置
熱敏電阻網(wǎng)絡(luò) TS輸入周?chē)碾妷簽椋?/span>
VTS - VSNS = RT2RNTC RT1RT1 + RT1RNTC + RT2RNTC (VCC - VSNS) (1)
低故障,高故障和低故障時(shí)NTC周?chē)碾妷?截止溫度必須符合閾值 為BQ2005設(shè)計(jì)。這由等式表示 (1a),(1b)和(1c)。
VTS(T低)-VSNS = 0.4 Vcc(1a)
VTS(T高)-VSNS = 0.1 Vcc + 0.75VTCO(1b)
VTS(T截止)-VSNS = VTCO(1c)
通常,VSNS的大小約為0.1V。為簡(jiǎn)單起見(jiàn),我們將 在這里考慮VSNS = 0。 是有效的,則下面的計(jì)算必須為 改性。 我們稱(chēng)RNTC(低溫故障),RNTC(高溫故障) 溫度故障)和RNTC(截止溫度)- RnL,RnH和RTCO
一旦定義了熱敏電阻特性和VTCO, 將定義RT1和RT2。 我們還必須計(jì)算變化的速度 熱敏電阻上的溫度,這將導(dǎo)致 電壓Vtherm操作terminationT / Vt終端。 假設(shè)電的指數(shù)依賴(lài)性 熱敏電阻的電阻取決于 溫度:
Rntc (T) = R25 exp(B (1/T - 1/298.15)) (3)
其中R25是NTC在25°C時(shí)的電阻,B 是組分(K)的B25 / 85=3950特性,T是 絕對(duì)溫度(K)。
我們可以從等式(1)和(3)得出:
T/?t,Tlow和TCO由電池制造商給出。 ?VTS/?t由TI定義。 熱敏電阻的特性由Vishay定義 BCcomponents Tlow和TCO值。 B值可以是在目錄中找到或通過(guò)使用Steinhart&Hart找到 插值多項(xiàng)式計(jì)算。 這些參數(shù)在附錄中給出了幾個(gè) 目前使用的是Vishay BCcomponents熱敏電阻。 在此基礎(chǔ)上,可以定義所有其余參數(shù) 在關(guān)系(2a),(2b)和(4)的幫助下 同時(shí)驗(yàn)證:選擇RT1和RT2 通過(guò)公式(2a)和(2b)得出Tlow和TCO。 將定義VTCO,
4.數(shù)值示例
例子1 以下數(shù)據(jù)當(dāng)前適用于鎳氫 電池: ?T低故障= 10°C ?T截止= 50°C ??T/?t= 1°C /分鐘±0.3°C /分鐘 然后: ?使用Vcc = 5 V,dV / dt = 16 mV /(2 x 34 s) ?為傳感器設(shè)計(jì)Vishay BCcomponents 引線熱敏電阻NTCLE203E3103JB0: R25 = 10k?±5%B25 / 85 = 3977K±0.75% ?任意使用VTCO = 1.6 V 我們得出RT1 = 2753?和RT2 = 2020
我們看到?T/?t落在1°C / min±0.3°C / min的范圍內(nèi)。如果不是原因,那么應(yīng)該讓 VTCO略有變化。 電氣特性的公差也會(huì)導(dǎo)致閾值發(fā)生變化: 對(duì)于極限情況:讓我們計(jì)算熱敏電阻的值在極限±5%內(nèi),而B(niǎo)值在 ±0.75%。我們還將考慮由固定電阻器的容差引起的誤差(假定為±1%)。 這些容差引起的閾值(低故障溫度和TCO)誤差?T只需通過(guò)執(zhí)行 在固定溫度(10°C和50°C)下計(jì)算VTS,并將這些值與要求的值進(jìn)行比較,以及 將這些差異除以靈敏度?VTS/ differencesT。 下表中匯總了結(jié)果:
RNTC(25°C)= 10500? B25 / 85 = 3977K-0.75%
RT1 =-1%RT2 = + 1%
RNTC (25 °C) = 9500 ? B25/85 = 3977K + 0.75 %
RT1 = + 1 % RT2= - 1 %
具有以下公差
? 低溫故障將在大約10°C±5°C的范圍內(nèi)。
? 切斷的溫度將在約50°C±2.7°C的范圍內(nèi)。 如果這種變化不可接受,則設(shè)計(jì)一個(gè)熱敏電阻,其R25公差低至±1%(代碼: NTCLE203E3103FB0)而不是±5%:與閾值定義相比,閾值的公差可以忽略不計(jì) IC的固有公差。 例子2 對(duì)所有SMD NTC熱敏電阻進(jìn)行相同的計(jì)算(NiSn終端,附錄中介紹的尺寸0805、0603或0402) 給出以下結(jié)果: 將VTCO稍微調(diào)節(jié)至1.55 V,以便在高故障溫度下將?T/?t標(biāo)稱(chēng)值保持在1°C / min,然后我們可以計(jì)算:
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