배터리 충전 기본 사항 및 충전 프로필

리튬{0}}이온 충전기는 배터리 충전 전류와 전압을 조절하는 장치로, 휴대폰, 노트북, 태블릿과 같은 휴대용 기기에 일반적으로 사용됩니다. 다른 배터리 화학과 비교하여 리튬{2}}이온 배터리는 에너지 밀도가 가장 높고, 셀당 더 높은 전압을 제공하고, 더 높은 전류를 견딜 수 있으며, 배터리가 완전히 충전되면 세류 충전할 필요가 없습니다. 또한 리튬- 이온 배터리는 메모리 효과가 없습니다. 즉, 완전히 방전되기 전에 충전해도 낮은 충전 용량을 "기억"하지 못합니다. 그러나 리튬-이온 배터리는 배터리의 온도 및 전압 레벨에 따라 자동으로 조정되는 특정 정전류 및 정전압(CC-CV) 충전 프로필로 충전해야 합니다.

충전 프로필은 리튬{0}}이온 배터리의 기본 측면으로, 배터리가 충전되는 동안 배터리의 전압과 전류가 어떻게 변하는지 설명합니다.

리튬{0}}이온 배터리는 비교적 일반적인 충전 프로필을 따르며 아래에 자세히 설명되어 있습니다. 충전기 IC가 구성 가능성을 제공하는 경우 설계자는 이러한 단계에 대해 자체 임계값을 설정할 수 있습니다. 대부분의 배터리 제조업체가 서로 다른 최대 충전 전류 수준에 대해 특정 임계값을 지정한다는 점을 고려하면 이러한 구성 가능한 임계값은 매우 유용합니다. 구성 가능성은 배터리를 영구적으로 손상시키거나 용량을 저하시킬 수 있는 과부하뿐만 아니라 과{4}}전압 및 과열-조건으로부터 배터리를 보호하여 추가적인 안전 계층을 제공할 수 있습니다.

세류 요금:

일반적으로 세류 충전 단계는 배터리 전압이 매우 낮은 수준(약 2.1V) 미만인 경우에만 사용됩니다. 이 상태에서는 배터리 팩의 내부 보호 IC가 배터리가 과도하게 방전되거나 과전류 이벤트가 발생하여 이전에 배터리 연결을 끊었을 수 있습니다.{2}} 충전기 IC는 배터리 팩의 커패시턴스를 충전하기 위해 작은 전류(일반적으로 50mA)를 공급하며, 이는 보호 IC가 FET를 닫아 배터리를 다시 연결하도록 트리거합니다. 세류 충전은 일반적으로 몇 초 동안 지속되지만, 배터리 팩이 일정 시간 내에 다시 연결되지 않으면 배터리가 손상되었음을 의미하므로 충전을 중지하는 타이머를 충전기 IC에 통합해야 합니다.

사전{0}}요금:

배터리 팩이 다시 연결되거나 -방전된 상태가 되면 사전 충전이-시작됩니다. 사전 충전 중에-충전기는 일반적으로 C/10(여기서 C는 용량(mAh))의 낮은 전류 레벨로 방전된 배터리를 안전하게 충전하기 시작합니다. 사전 충전으로 인해-배터리 전압이 천천히 상승합니다. 사전 충전의 목적은-낮은 전류에서 배터리를 안전하게 충전하는 것입니다. 이는 전압이 더 높은 수준에 도달할 때까지 셀 손상을 방지합니다.

정전류(CC) 충전:

정전류(CC) 충전도 고속 충전으로 간주되며 이에 대한 자세한 내용은 아래에서 설명합니다. CC 충전은 배터리가 셀당 약 3V에 도달한 후 사전 충전- 후에 시작됩니다. CC 충전 단계에서는 배터리가 0.5C~3C 사이의 더 높은 충전 전류를 처리하는 것이 안전합니다. CC 충전은 배터리 전압이 "전체" 또는 부동 전압 레벨에 도달할 때까지 계속되며, 이 시점에서 정전압 단계가 시작됩니다.

정전압(CV) 충전:

리튬 셀의 정전압(CV) 임계값은 일반적으로 셀당 4.1~4.5V입니다. 충전기 IC는 CC 충전 중에 배터리 전압을 모니터링합니다. 배터리가 CV 임계값에 도달하면 충전기는 CC에서 CV 조정으로 전환됩니다. CV 충전은 충전기 IC에서 보이는 외부 배터리 팩 전압이 팩 내 실제 배터리 셀 전압을 초과하기 때문에 구현됩니다. 이는 내부 셀 저항, PCB 저항, 보호 FET 및 셀의 ESR(등가 직렬 저항) 때문입니다. 안전한 작동을 보장하려면 충전기 IC는 배터리 전압이 최대 부동 전압을 초과하도록 허용해서는 안 됩니다.

요금 종료:

충전기 IC는 CV 단계에서 배터리로 들어가는 전류가 설정된 임계값(약 C/10) 아래로 떨어지는 것을 기반으로 충전 주기를 종료할 시기를 결정합니다. 이 시점에서 배터리는 완전히 충전된 것으로 간주되어 충전이 완료됩니다. 충전기 IC에서 충전 종료를 비활성화하면 충전 전류가 자연스럽게 0mA로 감소하지만 실제로는 거의 이루어지지 않습니다. 이는 CV 충전 중에 배터리에 들어가는 전하량이 기하급수적으로 감소하고(셀 전압이 대형 커패시터처럼 증가하기 때문), 아주 적은 용량 증가로도 배터리를 재충전하는 데 훨씬 더 오랜 시간이 걸리기 때문입니다.

언제든지 실제 충전 전류는 입력 전류 제한, 입력 전압 제한, 열 조절 또는 배터리 온도와 같은 루프 조절로 인해 설정된 것보다 낮을 수 있습니다.