数字深层地震仪的多通道锂电池充电机的设计

2014-07-07余坤铂王桂梅彭祥

地质装备 2014年2期

关键词：充电电流充电机充电器

余坤铂，王桂梅，彭祥

（重庆地质仪器厂，重庆400033）

数字深层地震仪的多通道锂电池充电机的设计

余坤铂，王桂梅，彭祥

（重庆地质仪器厂，重庆400033）

作者设计了一种可以同时充电24组锂电池电源的充电器，结构简单，操作方便，工作效率高，经久耐用。本文介绍了该充电机的组成和原理。

锂电池；充电器；多通道

1 概述

随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池工作电压高，体积小，重量轻，能量高，寿命长，安全快速充电，允许温度范围宽，放电电流小，无记忆效应，无环境污染等优点。锂电池随之进入了大规模的实用阶段，越来越多的物探设备开始大规模用锂电池。DZS－1深层数字地震仪是一种三维数据采集器。主要利用爆炸及巨型地震波探查地壳深部构造的特性与性质；微震检测也可用在天然地震的研究、油气田的三维地震调查等，尤其是加入大容量锂电池进行无人值守的长时间定时检测。野外DZS－1深层数字地震仪器用于三维数据采集，一般都要用到几百台，传统的单一充电器由于插口的限制，难以满足需要。针对这个问题，采取通道板插入底板连接方式连接，4块通道板，一块通道板装载6个充电模块，这样装出来的一台充电机可以一次充电24组锂电池电源。

2 充电器电路简介

锂离子电池的充电过程可以分为四个阶段：涓流充电（低压预充）、恒流充电、恒压充电以及充电终止。

锂电池充电器的基本要求是特定的充电电流和充电电压，从而保证电池安全充电。增加其它充电辅助功能是为了改善电池寿命，简化充电器的操作，其中包括给过放电的电池使用涓流充电、电池电压检测、输入电流限制、充电完成后关断充电器、电池部分放电后自动启动充电等。

锂电池的充电方式是限压恒流，都是由IC芯片控制的，典型的充电方式是：先检测待充电电池的电压，如果电压低于3V，要先进行预充电，充电电流为设定电流的1／10，电压升到3V后，进入标准充电过程。标准充电过程为：以设定电流进行恒流充电，电池电压升到4．20V时，改为恒压充电，保持充电电压为4．20V。此时，充电电流逐渐下降，当电流下降至设定充电电流的1／10时，充电结束。下图为充电曲线。

图1

采用恒定电压给电池充电，确保不会过充。首先电路220V，50HZ交流电输入，通过船行开关和10A保险，再经过线圈变压转为交流12V，再通过整流桥将交流电压转为直流电源12V，见图2。

充电器必须为电池提供适当的稳压措施，从而不受输入电压的影响，充电器的输入电压与交流母线电压和充电电流称正比。

VO＝2VIN＊a－10（REQ＋RPTC）－2＊VFD式中：REQ是次级绕组的电阻与初级绕组反射电阻（RP／a2）的和。RPTC是PTC的电阻，VFD是桥式整流器的前向压降。此外，变压器磁芯损失也会使输出电压略有降低。

图2

随着充电池电压的上升，充电电流将逐渐减小。下图电路显示充电状态，红灯闪正在充，绿灯闪马上要充满，绿灯亮完全充满。充电电流为380mA，超快，三个并连的二极管是降压的，防止LM317过热，且LM317须加散热片，见图3。最大电流375mA，其实当充电电流小于80mA绿灯就亮了，锂电池的充电电流小于80mA时表示容量以达97%以上。保证电池能够充足，请在指示灯熄灭后继续充1～2h。