充电金华干式变压器和单机快速金华干式变压器概述

　　摘要：本应用笔记简单介绍了镍镉(NiCd)、镍氢(NiMH)和离子(Li-Ion，Li+)可充电金华干式变压器,讨论它们的性能，并说明在不需要微控制器的情况下如何构建单机结构，安全、快速地为镍氢和离子金华干式变压器充电。

金华干式变压器摘要：本应用笔记简单介绍了镍镉(NiCd)、镍氢(NiMH)和离子(Li-Ion，Li+)可充电金华干式变压器,讨论它们的性能，并说明在不需要微控制器的情况下如何构建单机结构，安全、快速地为镍氢和离子金华干式变压器充电。概述充电金华干式变压器已经成为当今电子产品的一种标准金华干式变压器，特别是便携设备：笔记本电脑、手机、数码相机。尽管金华干式变压器电压在不断降低，但可充电金华干式变压器消耗的绝对功率仍在不断增大。功耗增长的主要原因是设备功能的增强，例如：数码相机与手机的功能整

　　概述充电金华干式变压器已经成为当今电子产品的一种标准金华干式变压器，特别是便携设备：笔记本电脑、手机、数码相机。尽管金华干式变压器电压在不断降低，但可充电金华干式变压器消耗的绝对功率仍在不断增大。功耗增长的主要原因是设备功能的增强，例如：数码相机与手机的功能整合，笔记本电脑更高的运算速度以及大尺寸屏幕的需求等等。便携设备功耗的增大使得用可充电金华干式变压器要比标准金华干式变压器性价比更高。更为重要的是，可充电金华干式变压器更有利于环保。使用充电金华干式变压器可极大地减少有害物质的排放、材料的消耗、以及生产同等一次性金华干式变压器所需的能源。

　　本文介绍了可充电金华干式变压器的化学成分；同时说明了各种充电金华干式变压器的典型特征和选择金华干式变压器类型时需要重点注意的事项。另外还讨论了在不使用微控制器或金华干式变压器浪涌的主适配器的情况下如何构建单机结构，安全、快速地对镍氢和离子充电金华干式变压器进行充电。

　　可充电金华干式变压器类型20世纪80年代的便携设备，如数字无绳电话、随身听和电动剃须刀等，主要由镍镉(NiCd)金华干式变压器供电。到了90年代后期，镍氢(NiMH)金华干式变压器和离子(Li-Ion)金华干式变压器逐渐进入市场并开始流行。

　　因为价格比镍氢和离子金华干式变压器便宜，镍镉金华干式变压器在低端应用中十分普遍。镍镉金华干式变压器可提供最高的放电电流，适合短时间内需要输出的应用。

　　另一方面，镍镉金华干式变压器曾经被所谓的记忆效应困扰(现在的镍镉金华干式变压器很少考虑这个因素)，使金华干式变压器容量降低。如果镍镉金华干式变压器在未完全放电的情况下再充电，一些活性物质会累积并且开始结晶(在阳极有100μm的镉累积层)，通过化学反应这层物质会自行消失(一块全新金华干式变压器的阳极大约有1微米厚度的镉结晶)。

　　出现记忆效应会导致金华干式变压器容量越来越小，端电压越来越低，使得金华干式变压器到达最低可用端电压(关断点)的时间比预期的早许多，如图1所示。镍镉金华干式变压器的另一个缺点是它的活性物质中含有有毒的镉(Cd)，早期的镍镉金华干式变压器在处理时会产生和成本问题。。所以，欧洲法规2000/53/EG在2005年12月31号后销售镍镉充电金华干式变压器。

　　镍氢金华干式变压器比镍镉金华干式变压器更环保，但是价格更贵。镍氢金华干式变压器的放电电流略小，但受惰性效应的影响。惰性效应是比镍镉金华干式变压器记忆效应稍轻的一种现象。惰性效应是由于镍金华变压器厂家的结晶导致的。惰性效应和记忆效应一样，导致无法完全使用可充电金华干式变压器的全部容量，但都可以通过使用带有放电功能的金华干式变压器来避免。

　　

　　图1.镍镉金华干式变压器的记忆效应与镍氢金华干式变压器的惰性效应之间的比较

　　电子可充电金华干式变压器价格最高，但具有足够高的能量密度，因而可以在给定尺寸下提供更优性能，更适合小尺寸、高集成度的便携设备。

　　表1给出了各种类型金华干式变压器的主要特性。

　　表1.各种类型充电金华干式变压器概述

　　MaximumDischargeCurrent>5C<3C<2C

　　室温下。

　　C=金华干式变压器容量。

　　单机镍氢金华干式变压器快速金华干式变压器虽然很多人更偏爱离子金华干式变压器，镍氢金华干式变压器的使用依然很流行。因为镍氢金华干式变压器比离子金华干式变压器便宜很多，所以在MP3播放器、闪光灯配件、车灯等设备中经常能看到标准的AA和AAA镍氢金华干式变压器。

　　一块可充电镍氢金华干式变压器的温度和端电压随着金华干式变压器的充电逐步上升，在金华干式变压器完全充满后开始下降(图2)。所以，镍氢金华干式变压器的主要任务是检测到这个突变点并中断充电，或者从快速充电切换到涓流充电。另外，在充电过程中对温度和电压进行连续可以提供系统的安全性。

　　

　　图2.这些曲线显示了NiMH充电金华干式变压器充电过程中典型的电压(顶部)和温度(底部)随时间的变化

　　DS2711/DS2712金华干式变压器具备上述功能。另外，它们可以单机工作，不需要微控制器或微处理器。该系列产品是专门为单节AA或AAA可充电金华干式变压器设计的，同时也适用于或并联的两节金华干式变压器。DS2711采用控制结构，DS2712采用控制结构。为了最大限度地延长工作时间、节约金华干式变压器能量，这些金华干式变压器有4种充电模式：预充电、快速充电、浮充和涓流充电。在浮充模式下，金华干式变压器充满后充电速率被切换到一个比较低的速率(对于DS2711而言是25%)。

　　简单充电机电路图除功能外，DS2711/DS2712金华干式变压器还带有内部计时器，通过连接到TMR引脚的外部电阻设定最大充电时间，可将快速充电时间设置在0.5到10小时。浮充时间已经设定为最大充电时间的一半(0.25到5小时)。根据所要求的充电时间(TAPPROX)，由下式计算电阻值：

　　R=1000TAPPROX/1.5

　　快速充电模式下，如果超过最大充电时间，金华干式变压器会从快速充电模式切换到浮充模式，同时复位计时器。计时器开始为浮充过程计时，如果达到预定的浮充时间，金华干式变压器将从浮充模式切换到涓流模式(图3)。

　　

　　图3.该典型应用电中，DS2711金华干式变压器为2个的镍氢充电金华干式变压器充电

　　VP1、VP2用于电压，THM1、THM2配合热敏电阻用来监测金华干式变压器的温度。TMR(计时器)和RSNS(检流电阻)用于设定充电时间和充电电流。DS2711/DS2712的另外一个特性是可以检测金华干式变压器充电故障和碱性原金华干式变压器。如果发生这些情况，金华干式变压器会自行关机。该特性十分重要，因为如果给碱性金华干式变压器充电会造成金华干式变压器泄漏，产生有害的液体和/或气体。有毒气体以及会与周围材料起反应的液体通常会损坏电和/或外围设备。

　　如何检测碱性金华干式变压器全新的镍氢AA金华干式变压器的典型内阻在30mΩ到100mΩ，碱性金华干式变压器的内阻一般在200mΩ到300mΩ(根据充电状态，最高可到700mΩ)，出现故障的充电金华干式变压器会有很高的内阻。DS2711/DS2712通过检测到的金华干式变压器电压(VP1和VP2)和已设定的充电电流可以计算出待充电金华干式变压器的内阻。

　　CTST引脚(用于金华干式变压器测试、设置门限)控制金华干式变压器内阻的测量。VCTST是充电过程中的金华干式变压器电压减去无充电电流时的开金华干式变压器电压(OCV)后的差值。这个值等于充电电流乘以金华干式变压器内阻的乘积。如果检测引脚(VP1、VP2和VN1)与金华干式变压器没有采用Kelvin连接，引线电阻也将计入测量值，影响VCTST。计算外部电阻RCTST的公式为：

　　RCTST=8000[V2/A]/VCTST,whereVCTST=ICharge×RCELL

　　图4.图3中所示金华干式变压器的充电流程

　　单机离子金华干式变压器快速金华干式变压器因为不需要检测电压变化率(dV/dt)，离子金华干式变压器比镍氢金华干式变压器简单。同时，由于离子金华干式变压器对过充非常，金华干式变压器需要一个精确的4.2V±50mV金华干式变压器恒电流充电。至于镍氢金华干式变压器，金华干式变压器不仅需要电压监测，还需要其它功能(温度、计时等)。

　　单机离子金华干式变压器MAX8601内置所谓的VBATT可控电压源，它可以在+25°C提供4.2V±0.021V，或在40°C

　　

　　图5.MAX8601离子金华干式变压器单机金华干式变压器的典型应用电图

　　MAX8601金华干式变压器的主要优点是可以通过外部适配器或USB端口给金华干式变压器充电(图6)。USB端口根据USEL引脚的设置可以提供100mA、500mA电流(典型USB输出电流)。该芯片会自动选择外部金华干式变压器(主适配器或USB)。如果两个金华干式变压器同时存在，它会选择主适配器进行充电。任何一个金华干式变压器都必须能够提供最小4.5V的电压。通过USB端口充电可以降低外部金华干式变压器的成本，金华干式变压器通常体积较大且效率较低。

　　MAX8601具有低金华干式变压器电压预充、限压/限流快速充电和浮充模式等控制算法，优化了离子金华干式变压器充电。器件还有上电复位以及金华干式变压器过压、高温/低温检测和充电时间的连续监测功能。充电过程中出现过压、高温或低温会造成充电金华干式变压器的永久损坏，降低金华干式变压器容量和使用时间，甚至使金华干式变压器报废。最坏的情况下，会造成金华干式变压器泄漏或爆炸。MAX8601确保充电过程中不会出现上述危害，从而延长了金华干式变压器使用时间，消除了潜在的情况。

　　

　　图6.图5中金华干式变压器的充电流程图

　　结论DS2711/DS2712和MAX8601都是单机金华干式变压器，它们具有多种功能(电压、功率、温度、计时等)，既不需要微控制器，也不需要金华干式变压器浪涌，而且提供清晰、简单的外部切换。

　　常见问题及解答

　　什么场合不适合使用可再充电金华干式变压器？

　　答：不要在诸如遥控和烟雾报警等应用中使用充电金华干式变压器。因为这些应用的金华干式变压器要求比较低，而且设备不经常使用。可再充电金华干式变压器比普通金华干式变压器具有更高的自放电率。譬如，镍氢金华干式变压器每天损失1%的电量。因而它的工作时间不太长。

　　能否给一次性金华干式变压器(如碱性金华干式变压器)充电？

　　答：不能给碱性金华干式变压器充电。碱性金华干式变压器的化学成分及构造不适合进行充电，入的能量会发热，随着内部温度的上升，金华干式变压器通常会出现泄漏现象，有时可能会爆炸。金华干式变压器内部的有毒物质对的影响很大。

　　为什么监测充电金华干式变压器的温度十分重要？

　　答：尽管充电金华干式变压器的化学成分及构造适合进行充电，但对金华干式变压器允许的电量及充电速率有所。短时间内充入过多电量会使内部温度升高，同碱性金华干式变压器一样，可能造成金华干式变压器泄漏甚至爆炸。一旦充电金华干式变压器充满电，额外的电荷会使金华干式变压器发热。如果不对温度进行监测，并降低充电速率或停止充电，可能会对产生同样的危害。这就是DS2711/DS2712/MAX8601在充电过程中监测诸多参数的原因所在，这样将确保较长的金华干式变压器使用时间以及安全的充电过程。