CC-CV曲線包括以下幾個階段：

　　

1. 預充

2. 激活

3. 恒流

4. 恒壓

　　

充電開始為預充階段，以檢查電池狀況是否良好。在此階段中，通常給電池提供電池容量5%到15%的少量電流，如果電池電壓上升到2.8V以上
，則認為電池狀況良好，可以進入到激活階段。在此階段中，給電池提供相同的電流
，但會持續更長的時間。當電池電壓上升到3V以上，則啟動快充
，並提供等於或低於電池容量的恒定電流。

 

當電池電壓上升到完全充電電壓(4.2V) 時或出現超時情況(不管哪一種情況先出現)，恒(heng)流(liu)階(jie)段(duan)結(jie)束(shu)。電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)到(dao)達(da)完(wan)全(quan)充(chong)電(dian)電(dian)壓(ya)時(shi)，充(chong)電(dian)進(jin)入(ru)到(dao)恒(heng)壓(ya)階(jie)段(duan)，且(qie)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)保(bao)持(chi)恒(heng)定(ding)。要(yao)做(zuo)到(dao)這(zhe)一(yi)點(dian)，充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)必(bi)須(xu)隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)的(de)推(tui)移(yi)而(er)降(jiang)低(di)。這(zhe)一(yi)階(jie)段(duan)的(de)充(chong)電(dian)過(guo)程(cheng)相(xiang)比(bi)於(yu)其(qi)它(ta)充(chong)電(dian)階(jie)段(duan)而(er)言(yan)所(suo)需(xu)的(de)時(shi)間(jian)最(zui)長(chang)。在(zai)這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong)，當(dang)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)降(jiang)到(dao)“結束電流”限度以下，通常為電池容量的2%
，則電池充滿，充電過程結束。請注意
，充電過程中每個階段都有一個時間限製，這是一個重要的安全特性。

 

圖1：鋰離子電池充電曲線

 

為(wei)了(le)實(shi)施(shi)這(zhe)一(yi)充(chong)電(dian)曲(qu)線(xian)
，必(bi)須(xu)隨(sui)時(shi)了(le)解(jie)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)和(he)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)。此(ci)外(wai)

，還(hai)要(yao)檢(jian)查(zha)電(dian)池(chi)的(de)溫(wen)度(du)。因(yin)為(wei)在(zai)充(chong)電(dian)時(shi)
，電(dian)池(chi)往(wang)往(wang)會(hui)變(bian)熱(re)。如(ru)果(guo)溫(wen)度(du)超(chao)過(guo)電(dian)池(chi)的(de)規(gui)定(ding)限(xian)額(e)，就(jiu)可(ke)能(neng)對(dui)電(dian)池(chi)造(zao)成(cheng)損(sun)害(hai)。

　　

就電池充電器的實現方案而言，用戶可有兩個選擇。一是采用專門的電池充電器IC，二是采用更加通用的微控製器。第一種方案能快速解決問題
，但其可配置性和用戶界麵選項(LED指示燈)有限。第二種方案采用微控製器，設計的時間會稍微長一些
，但能提供可配置性選項
，並且還能集成其它功能
，如電池充電狀態(SOC)計算以及通過通訊接口向係統中的主機處理器發送信息等。此外

，微控製器不能提供充電器所必需的電源電路係統

，而且還需要外部BJT或MOSFET。不過這些電源組件的成本相比於微控製器或專門的充電器IC 而言要低得多。

　　

　　

我wo們men從cong充chong電dian曲qu線xian可ke以yi看kan出chu，單dan節jie鋰li離li子zi電dian池chi充chong電dian器qi需xu要yao可ke控kong的de電dian流liu源yuan。電dian流liu源yuan輸shu出chu應ying當dang根gen據ju電dian池chi狀zhuang態tai而er改gai變bian。考kao慮lv到dao上shang述shu要yao求qiu
，基ji於yu微wei控kong製zhi器qi的de實shi施shi方fang案an需xu要yao以yi下xia功gong能neng模mo塊kuai：

　　

1. 電流控製電路

2. 電池參數(電壓、電流、溫度)測量電路

3. 充電算法(用於實現CC-CV充電曲線)

　　

方案框圖如下所示：

 

 

圖2：鋰離子電池充電器框圖

　　

dianliukongzhidianlukecaiyongdianyayuanhedianliufankuijishujinxinggoujian。qigongzuoyuanlileisiyudianxingdefufankuikongzhixitong。yunxuchongdiandianliutongguoxiaodianzuyihuodefankui

，congerchanshengyidingdedianya。

 

電壓源可采用兩種方法進行創建：

　　

1. 線性拓撲結構

2. 開關：降壓或升壓拓撲結構

　　

線性拓撲結構采用線性模式的串聯導通元件(BJT或MOSFET)
，如圖3所示。

 

 

圖3：線性拓撲結構

　　

通過控製串聯導通晶體管Q1的偏置實現對充電電流的控製。可使用數模轉換器(ADC)或脈寬調製器(PWM)配合外部RC低通濾波器來控製偏置。線性方法適用於充電電流(<1A)較低的情況，因為串聯導通元件會麵臨功率消耗問題。

　　

開關拓撲結構本身具有低功耗的優勢，能實現較高的充電電流。基於開關降壓調節器的充電器如圖4所示。

 

 

圖4：開關降壓調節器拓撲結構

　　

充電電流由驅動MOSFET的PWM占空比而設定。

　　

電池參數測量電路：反饋信號需要使用ADC進行測量，目前大多數微控製器均可提供ADC外設。在圖3和圖4中，我們看到了如何獲取電池電壓和電流反饋。然而，這些差分信號需要差分ADC進行測量，而通常在微控製器中采用的是單端ADC。圖4和圖5所示的電路通過讓微控製器接地和電源接地不同

，可方便地加以修改，從而為電壓、電流和溫度等所有3個參數生成單端信號。

 

 

圖5：采用單端ADC進行測量

　　

電池負端可作為微控製器接地，這就讓電壓、溫度和電流反饋可參考微控製器接地
，並能進行單端ADC測量。對於電流反饋而言，正偏移電壓需要引入，而反饋電壓在電池充電時將為負。如圖5所示，電阻R3和R4提供了所需的偏移電壓。

　　

充電算法：這一行為將結束環路。CPU讀取ADC以獲取電壓、充電電流和溫度讀數，並根據充電曲線控製PWM占空比。CPU監控ADC結果與控製PWM的速度取決於環路響應時間和CPU帶寬消耗二者之間如何平衡。

 

ADC參數和PWM分辨率：ADC分辨率和精確度以及PWM分辨率是在設計電池充電器時應考慮到的重要參數。ADC分辨率定義了輸入電壓測量的精度(這裏是指反饋電壓)。PWM分fen辨bian率lv則ze定ding義yi了le改gai變bian輸shu出chu信xin號hao占zhan空kong比bi的de精jing度du，這zhe進jin而er又you決jue定ding了le電dian流liu控kong製zhi電dian路lu的de輸shu出chu電dian壓ya。鋰li離li子zi電dian池chi充chong電dian時shi，電dian池chi電dian壓ya需xu要yao實shi現xian準zhun確que和he高gao精jing度du的de控kong製zhi。當dang電dian池chi電dian壓ya接jie近jin充chong滿man狀zhuang態tai時shi，這zhe一yi點dian就jiu顯xian得de尤you為wei重zhong要yao。可ke控kong性xing取qu決jue於yuADC分辨率


、測量的準確度以及占空比變化的細粒度。

　　

圖5給出了采用賽普拉斯CY8C24x23 PSoC器qi件jian實shi施shi的de充chong電dian器qi架jia構gou示shi例li。微wei控kong製zhi器qi與yu通tong用yong數shu字zi和he模mo擬ni模mo塊kuai配pei合he使shi用yong，可ke配pei置zhi為wei特te定ding的de電dian路lu功gong能neng。舉ju例li來lai說shuo，持chi續xu時shi間jian模mo擬ni模mo塊kuai可ke用yong來lai實shi施shi可ke編bian程cheng增zeng益yi放fang大da器qi和he比bi較jiao器qi。開kai關guan電dian容rong模mo擬ni模mo塊kuai則ze有you多duo種zhong不bu同tong用yong途tu，包bao括kuo濾lv波bo器qi
、數模轉換器(DAC)和模數轉換器(ADC) 等。數字基礎模塊可用來實施PWM、計數器、定時器和緩衝器
，而數字通訊模塊則可用來實施SPI、UART
、IrDA RX和TX等通信接口。此外，該器件還可提供I2C模塊
，可用作為主設備或從設備。

　　

圖6所(suo)示(shi)為(wei)單(dan)節(jie)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)器(qi)應(ying)用(yong)的(de)器(qi)件(jian)資(zi)源(yuan)消(xiao)耗(hao)情(qing)況(kuang)
，我(wo)們(men)看(kan)到(dao)還(hai)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)數(shu)字(zi)和(he)模(mo)擬(ni)模(mo)塊(kuai)能(neng)夠(gou)實(shi)施(shi)其(qi)它(ta)有(you)用(yong)的(de)功(gong)能(neng)，這(zhe)就(jiu)為(wei)係(xi)統(tong)提(ti)供(gong)了(le)更(geng)多(duo)的(de)集(ji)成(cheng)選(xuan)項(xiang)，從(cong)而(er)有(you)助(zhu)於(yu)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)和(he)大(da)小(xiao)。

 

 

圖6：采用PSoC 1 (CY8C24x23)的實施方案