新型筆記本電腦需要增加自主性 和手機導致了高能量密度 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 快速充電符合多個條件。 使用的技術如下:
?對于鎳氫電池,快速充電操作 使用-?V,d2V / dt2,時間(max),TCO (溫度截止)或?T/?t技術。的 高溫測量用作保護, 但溫度變化(?T/?t)也可用于 監控。
?對于鋰離子電池,快速充電使用CCCV 技術(恒流恒壓)。的 測量初始溫度以允許引發 快速充電。如果溫度高 閾值(TCO),快速充電將停止。
電子系統的復雜程度取決于 主要是根據成本和 電池。通常,快速充電是由IC監控的, 測量電池電壓,充電 通過檢測電阻器的電流,并測量溫度
電池通過一個或幾個負溫度 系數(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,有時放在充電器和/或終包裝中光圈(低成本手機)。
本應用筆記說明了如何設計NTC Vishay BCcomponents的熱敏電阻用于2005年的BQ TEXAS
INSTRUMENTS雙鎳氫電池充電IC。 這里執行的計算方法是 足夠通用,可以擴展到許多其他 配置。
2.快速的算法
BQ2005 關于BQ2005 IC的通知,我們將重點關注 與溫度控制有關的設計部分 充電操作(見圖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的檢測電阻輸入VSNS。 在新的充電周期開始時,IC會檢查是否 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對電壓進行采樣 也可以操作Vtemp和返回also流模式
當Vtemp的時間變化超過閾值時。 這稱為?T/?t端接:每34 s,Vtemp為 采樣,如果Vtemp下降了16 mV±4 mV
與之前兩個樣本的測量值比較 快速充電終止。
3.外部配置
熱敏電阻網絡 TS輸入周圍的電壓為:
VTS - VSNS = RT2RNTC RT1RT1 + RT1RNTC + RT2RNTC (VCC - VSNS) (1)
低故障,高故障和低故障時NTC周圍的電壓 截止溫度必須符合閾值 為BQ2005設計。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。為簡單起見,我們將 在這里考慮VSNS = 0。 是有效的,則下面的計算必須為 改性。 我們稱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。 我們還必須計算變化的速度 熱敏電阻上的溫度,這將導致 電壓Vtherm操作terminationT / Vt終端。 假設電的指數依賴性 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時的電阻,B 是組分(K)的B25 / 85=3950特性,T是 絕‘對溫度(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使用Steinhart&Hart找到 插值多項式計算。 這些參數在附錄中給出了幾個
目前使用的是Vishay BCcomponents熱敏電阻。 在此基礎上,可以定義所有其余參數 在關系(2a),(2b)和(4)的幫助下
同時驗證:選擇RT1和RT2 通過公式(2a)和(2b)得出Tlow和TCO。 將定義VTCO,
4.數值示例
例子1 以下數據當前適用于鎳氫 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) ?為傳感器設計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。如果不是原因,那么應該讓 VTCO略有變化。
電氣特性的公差也會導致閾值發生變化: 對于極限情況:讓我們計算熱敏電阻的值在極限±5%內,而B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只需通過執行
在固定溫度(10°C和50°C)下計算VTS,并將這些值與要求的值進行比較,以及 將這些差異除以靈敏度?VTS/ differencesT。
下表中匯總了結果:
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。
?切斷的溫度將在約50°C±2.7°C的范圍內。 如果這種變化不可接受,則設計一個熱敏電阻,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 IC的固有公差。 例子2 對所有SMD
NTC熱敏電阻進行相同的計算(NiSn終端,附錄中介紹的尺寸0805、0603或0402) 給出以下結果: 將VTCO稍微調節至1.55
V,以便在高故障溫度下將?T/?t標稱值保持在1°C / min,然后我們可以計算:

5.結論
和一般性評論 由于它們的低容差,低成本和高靈敏度,MF52型103F3435NTC熱敏電阻非常適合于快速充電監控和 保護電池組。
本注釋中所述的注釋和計算結果可以輕松推斷到其他IC,例如鋰離子電池BQ2954 包。在這種情況下,?T/?t充電終止不適用,這使它更加簡單。 將熱敏電阻放入包裝中時應格外小心,以確保熱敏電阻和電池之間緊密接觸和。否則,關于公差的所有計算將不適用。
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