投线仪锂电池充电管理电路设计

王建勇

（常州华达科捷光电仪器有限公司，江苏常州 213023）

0 引言

投线仪作为一种便携式激光施工工具，对体积的要求和电池的续航时间要求很高。锂电池的特点正符合这样的要求，所以近几年越来越多地被应用于投线仪上。

由于便携式的结构设计，锂电池基本上是设计成不可脱卸式，直接固定在投线仪的内部，外壳部分预留充电插孔。在投线仪实际使用中，要求在充电状态下仪器能够正常工作，在这种模式下，现有的标准锂电池充电器很难对投线仪锂电池的充电进行有效地检测和控制。

根据美国加利福尼亚最新的能耗认证标准CEC-400-2011-005，从2013年2月1日起强制实施，对标准充电器及充电电池系统的能耗做了明文规定，提出了更高的指标要求。由于此标准是针对充电器及充电电池系统，仅仅从充电器改良设计来满足CEC认证很变得困难，而且一系列的认证费用和时间消耗很大。

为解决上述提到的两个问题，文章设计使用电源适配器替代标准充电器，并使用SUN4006充电管理芯片，把充电管理功能设计在投线仪的控制电路中。

1 SUN4006概述

1.1 SUN4006功能介绍

SUN4006是一款高精度线性锂电池充电管理电路，下一步是SUN4006的功能框架，如图1所示。

SUN4006的电压比较器和电流比较器为充电控制模块提供控制依据。充电控制模块，根据电压比较器的输出，决定充电状态。根据电流比较器的输出，控制内部集成的MOS管控制充电电流。同时，控制输出引脚LEDT和LEDS指示当前充电状态。

1.2 SUN4006充电过程

SUN4006充电过程分为3个阶段：预充电、快速充电、恒压充电。SUN4006通过内部电压比较器检测电池电压，当电池电压小于阈值电压VMIN（一般为3.6V）时，进行预充电。当电池电压达到VMIN后，预充电阶段结束，进入快速充电阶段。快速充电阶段SUN4006以恒定的大电流对锂电池进行快速充电，同时监测电池电压，当电池电压上升到VREG（一般为4.2V）后，快速充电阶段结束，进入恒定电压充电。在恒定电压充电阶段，充电电流逐渐减小，一直到充电电流小于ITERM，充电结束。

SUN4006通过CS1（6脚）外接的电阻设置充电电流IREG，内部的电流比较器及时监控充电电流与设定值的关系，充电控制器根据电流比较器的输出控制充电电流。在预充电阶段，充电电流为IREG的1/2，快速充电阶段，充电电流为IREG。

图1 SUN4006功能框图

1.3 SUN4006状态指示

SUN4006有两个充电指示端，LEDS（1脚）和 LEDT（2脚）。两指示端组合可以指示充电状态，下一步是LEDS和LEDT状态指示，如表1所示。

表1 LEDS和LEDT状态指示

2 整体电路设计

下一步是充电管理电路的整体电路原理图，如图2所示。

发光二极管LED1和LED2作为充电状态指示；电阻R7和MOS管Q1、Q2组成防电池反接电路，防止电池反接造成的损坏。

电阻R3用于设置充电电流IREG，计算公式为：IREG＝115mV/R3。电阻R6用于调节充电结束电压，为保证电压精度，应选用误差为±1%的电阻，其电阻值与结束电压成正比，R6每增加2K结束电压抬高10mV。

图2 整体电路

3 结语

文章根据SUN4006的功能特性和锂电池的充电要求，设计出适合运用于投线仪的锂电池充电管理电路。实验表明，该电路各方面性能完全符合投线仪对充电管理的要求，具有高性能，电路简单，稳定性好等有点。