王建勇

（常州華達(dá)科捷光電儀器有限公司，江蘇常州 213023）

0 引言

投線儀作為一種便攜式激光施工工具，對(duì)體積的要求和電池的續(xù)航時(shí)間要求很高。鋰電池的特點(diǎn)正符合這樣的要求，所以近幾年越來(lái)越多地被應(yīng)用于投線儀上。

由于便攜式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，鋰電池基本上是設(shè)計(jì)成不可脫卸式，直接固定在投線儀的內(nèi)部，外殼部分預(yù)留充電插孔。在投線儀實(shí)際使用中，要求在充電狀態(tài)下儀器能夠正常工作，在這種模式下，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)鋰電池充電器很難對(duì)投線儀鋰電池的充電進(jìn)行有效地檢測(cè)和控制。

根據(jù)美國(guó)加利福尼亞最新的能耗認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)CEC-400-2011-005，從2013年2月1日起強(qiáng)制實(shí)施，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)充電器及充電電池系統(tǒng)的能耗做了明文規(guī)定，提出了更高的指標(biāo)要求。由于此標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)充電器及充電電池系統(tǒng)，僅僅從充電器改良設(shè)計(jì)來(lái)滿足CEC認(rèn)證很變得困難，而且一系列的認(rèn)證費(fèi)用和時(shí)間消耗很大。

為解決上述提到的兩個(gè)問(wèn)題，文章設(shè)計(jì)使用電源適配器替代標(biāo)準(zhǔn)充電器，并使用SUN4006充電管理芯片，把充電管理功能設(shè)計(jì)在投線儀的控制電路中。

1 SUN4006概述

1.1 SUN4006功能介紹

SUN4006是一款高精度線性鋰電池充電管理電路，下一步是SUN4006的功能框架，如圖1所示。

SUN4006的電壓比較器和電流比較器為充電控制模塊提供控制依據(jù)。充電控制模塊，根據(jù)電壓比較器的輸出，決定充電狀態(tài)。根據(jù)電流比較器的輸出，控制內(nèi)部集成的MOS管控制充電電流。同時(shí)，控制輸出引腳LEDT和LEDS指示當(dāng)前充電狀態(tài)。

1.2 SUN4006充電過(guò)程

SUN4006充電過(guò)程分為3個(gè)階段：預(yù)充電、快速充電、恒壓充電。SUN4006通過(guò)內(nèi)部電壓比較器檢測(cè)電池電壓，當(dāng)電池電壓小于閾值電壓VMIN（一般為3.6V）時(shí)，進(jìn)行預(yù)充電。當(dāng)電池電壓達(dá)到VMIN后，預(yù)充電階段結(jié)束，進(jìn)入快速充電階段。快速充電階段SUN4006以恒定的大電流對(duì)鋰電池進(jìn)行快速充電，同時(shí)監(jiān)測(cè)電池電壓，當(dāng)電池電壓上升到VREG（一般為4.2V）后，快速充電階段結(jié)束，進(jìn)入恒定電壓充電。在恒定電壓充電階段，充電電流逐漸減小，一直到充電電流小于ITERM，充電結(jié)束。

SUN4006通過(guò)CS1（6腳）外接的電阻設(shè)置充電電流IREG，內(nèi)部的電流比較器及時(shí)監(jiān)控充電電流與設(shè)定值的關(guān)系，充電控制器根據(jù)電流比較器的輸出控制充電電流。在預(yù)充電階段，充電電流為IREG的1/2，快速充電階段，充電電流為IREG。

圖1 SUN4006功能框圖

1.3 SUN4006狀態(tài)指示

SUN4006有兩個(gè)充電指示端，LEDS（1腳）和 LEDT（2腳）。兩指示端組合可以指示充電狀態(tài)，下一步是LEDS和LEDT狀態(tài)指示，如表1所示。

表1 LEDS和LEDT狀態(tài)指示

2 整體電路設(shè)計(jì)

下一步是充電管理電路的整體電路原理圖，如圖2所示。

發(fā)光二極管LED1和LED2作為充電狀態(tài)指示；電阻R7和MOS管Q1、Q2組成防電池反接電路，防止電池反接造成的損壞。

電阻R3用于設(shè)置充電電流IREG，計(jì)算公式為：IREG＝115mV/R3。電阻R6用于調(diào)節(jié)充電結(jié)束電壓，為保證電壓精度，應(yīng)選用誤差為±1%的電阻，其電阻值與結(jié)束電壓成正比，R6每增加2K結(jié)束電壓抬高10mV。

圖2 整體電路

3 結(jié)語(yǔ)

文章根據(jù)SUN4006的功能特性和鋰電池的充電要求，設(shè)計(jì)出適合運(yùn)用于投線儀的鋰電池充電管理電路。實(shí)驗(yàn)表明，該電路各方面性能完全符合投線儀對(duì)充電管理的要求，具有高性能，電路簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好等有點(diǎn)。