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NTC温度感测的快速充电控制
来源:本站  更新时间:2020-01-01 17:10:55  查看次数:

      1.引言
新型笔记本电脑需要增加自主性 和手机导致了高能量密度 电源组-镍氢和锂离子电池。 这些电池可以在以下条件下快速充电 快速充电符合多个条件。 使用的技术如下:
•对于镍氢电池,快速充电操作 使用-V,d2V / dt2,最大时间,TCO (温度截止)或T/t技术。的 高温测量用作保护, 但温度变化(T/t)也可用于 监控。
•对于锂离子电池,快速充电使用CCCV 技术(恒流恒压)。的 测量初始温度以允许引发 快速充电。如果温度高 阈值(TCO),快速充电将停止。 电子系统的复杂程度取决于 主要是根据成本和 电池。通常,快速充电是由IC监控的, 测量电池电压,充电 通过检测电阻器的电流,并测量温度 电池通过一个或几个负温度 系数(NTC)热敏电阻。集成电路几乎总是 在充电器中或集成在电池组(锂离子)中的NTC温度传感器几乎总是集成在电池中包,有时放在充电器和/或最终包装中光圈(低成本手机)。 本应用笔记说明了如何设计NTC Vishay BCcomponents的热敏电阻用于2005年的BQ TEXAS INSTRUMENTS双镍氢电池充电IC。 这里执行的计算方法是 足够通用,可以扩展到许多其他 配置。

2.快速的算法
BQ2005 关于BQ2005 IC的通知,我们将重点关注 与温度控制有关的设计部分 充电操作(见图1)。


  NTC热敏电阻,以及固定电阻RT1和 RT2,用于Vcc和电流之间的分压器 IC的检测电阻输入VSNS。 在新的充电周期开始时,IC会检查是否 电压Vtemp = VTS-VSNS在由 IC制造商(低温:0.4 Vcc和高 温度:0.1 Vcc + 0.75 VTCO)。 VTCO是由外部电阻(不是 如图1)所示:如果开始快速充电后 阶段,Vtemp变得低于VTCO,然后返回 le流模式被操作。 在快速充电期间,IC对电压进行采样 也可以操作Vtemp和返回also流模式 当Vtemp的时间变化超过阈值时。 这称为T/t端接:每34 s,Vtemp为 采样,如果Vtemp下降了16 mV±4 mV 与之前两个样本的测量值比较 快速充电终止。

3.外部配置
热敏电阻网络 TS输入周围的电压为:
VTS - VSNS = RT2RNTC RT1RT1 + RT1RNTC + RT2RNTC (VCC - VSNS) (1)
低故障,高故障和低故障时NTC周围的电压 截止温度必须符合阈值 为BQ2005设计。这由等式表示 (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的大小约为0.1V。为简单起见,我们将 在这里考虑VSNS = 0。 是有效的,则下面的计算必须为 改性。 我们称RNTC(低温故障),RNTC(高温故障) 温度故障)和RNTC(截止温度)- RnL,RnH和RTCO
一旦定义了热敏电阻特性和VTCO, 将定义RT1和RT2。 我们还必须计算变化的速度 热敏电阻上的温度,这将导致 电压Vtherm操作terminationT / Vt终端。 假设电的指数依赖性 热敏电阻的电阻取决于 温度:
Rntc (T) = R25 exp(B (1/T - 1/298.15)) (3)
其中R25是NTC在25°C时的电阻,B 是组分(K)的B25 / 85=3950特性,T是 绝对温度(K)。
 我们可以从等式(1)和(3)得出:

 T/t,Tlow和TCO由电池制造商给出。 VTS/t由TI定义。 热敏电阻的特性由Vishay定义 BCcomponents Tlow和TCO值。 B值可以是在目录中找到或通过使用Steinhart&Hart找到 插值多项式计算。 这些参数在附录中给出了几个 目前使用的是Vishay BCcomponents热敏电阻。 在此基础上,可以定义所有其余参数 在关系(2a),(2b)和(4)的帮助下 同时验证:选择RT1和RT2 通过公式(2a)和(2b)得出Tlow和TCO。 将定义VTCO,

4.数值示例
例子1 以下数据当前适用于镍氢 电池: •T低故障= 10°C •T截止= 50°C •T/t= 1°C /分钟±0.3°C /分钟 然后: •使用Vcc = 5 V,dV / dt = 16 mV /(2 x 34 s) •为传感器设计Vishay BCcomponents 引线热敏电阻NTCLE203E3103JB0: R25 = 10k±5%B25 / 85 = 3977K±0.75% •任意使用VTCO = 1.6 V 我们得出RT1 = 2753和RT2 = 2020

我们看到T/t落在1°C / min±0.3°C / min的范围内。如果不是原因,那么应该让 VTCO略有变化。 电气特性的公差也会导致阈值发生变化: 对于极限情况:让我们计算热敏电阻的值在极限±5%内,而B值在 ±0.75%。我们还将考虑由固定电阻器的容差引起的误差(假定为±1%)。 这些容差引起的阈值(低故障温度和TCO)误差T只需通过执行 在固定温度(10°C和50°C)下计算VTS,并将这些值与要求的值进行比较,以及 将这些差异除以灵敏度VTS/ differencesT。 下表中汇总了结果:
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:
•低温故障将在大约10°C±5°C的范围内。
•切断的温度将在约50°C±2.7°C的范围内。 如果这种变化不可接受,则设计一个热敏电阻,其R25公差低至±1%(代码: NTCLE203E3103FB0)而不是±5%:与阈值定义相比,阈值的公差可以忽略不计 IC的固有公差。 例子2 对所有SMD NTC热敏电阻进行相同的计算(NiSn终端,附录中介绍的尺寸0805、0603或0402) 给出以下结果: 将VTCO稍微调节至1.55 V,以便在高故障温度下将T/t标称值保持在1°C / min,然后我们可以计算:


 5.结论
和一般性评论 由于它们的低容差,低成本和高灵敏度,MF52型103F3435NTC热敏电阻非常适合于快速充电监控和 保护电池组。
本注释中所述的注释和计算结果可以轻松推断到其他IC,例如锂离子电池BQ2954 包。在这种情况下,T/t充电终止不适用,这使它更加简单。 将热敏电阻放入包装中时应格外小心,以确保热敏电阻和电池之间紧密接触和。否则,关于公差的所有计算将不适用。

 

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