NiMH 电池充电器设计的关键问题

大多数便携式产品的性能取决于为其供电的电池质量。近几年来，随着电池性能的提高，

便携式产品正在向着更小、更轻、功能更强大的方向发展。目前，用于便携产品供电的电池有
三种：碱性电池、镍氢电池

(NiMH)和

。碱性电池是不可充电电池，具有极低的自

放电率和极低的成本。常用于低功耗产品，如：遥控器、电动玩具等。当负载相对于碱性电池
的容量过大时，如：笔记本电脑、

PDA 和蜂窝电话，需选用可充电电池。有两种可充电电池

选择：

NiMH 电池和 Li+电池。NiMH 电池与 Li+电池相比，具有较高的自放电率，能量密度

也不如

Li+电池高，但其成本远远低于 Li+电池，对保护电路的设计要求不高。因此，适合

用于对成本比较敏感的产品。另外，

NiMH 电池的电压规格与碱性电池相同，可直接用来替

代碱性电池。现在，市场上较好的

NiMH AA 电池容量可以达到 1700mAh~2000mAh，但是，

由于电池厂商的测量设备与用户的实际应用条件有一定差异，实际应用中用户可能得不到
电池标称的容量。另一方面，电池本身的性能也会在一定程度上影响电池的使用效果。

而对于电池管理设计工程师来说，还需要特别注意

的设计问题，因为电池性能

的好坏与所使用的充电器也有很大关系，

NiMH 电池适于完全充满和完全放电的过程。如果

使用劣质充电器，充电时无法给电池补充全部电量，那么，即使使用最好的电池也不能达
到预期效果。所以，在设计

NiMH 电池充电器时，需全面考虑性价比问题，不能一味追求低

廉的价格。

Dallas 半导体公司近期推出的 NiMH 电池充电器 DS2711 和 DS2712 适用于内置式或外

置式

(独立的)1~2 节 AA、AAA NiMH 电池充电。通过监控温度、电压和充电时间，实现最佳

的快速充电控制。此外，它还能够检测失效或不匹配电池，如一次性碱性电池，支持串联和
并联拓扑，可以对每节电池单独检测和控制。

如何构成线性充电器与脉冲充电器

通过采用

DS2712，可以构成线性充电器和脉冲充电器(图 1 所示)，充电器设计人员需

要对充电结构做出正确选择。线性充电器的调节器通过一个工作在线性区的晶体管，分担直
流电源与电池之间的压差，功耗为充电电流与管压降的乘积。如果调节器被封装在一个空气
不流通的小空间内，功率耗散将导致发热、引起温升。

图

1 中,a)图是用 DS2712 构成的线性充电器，可以为 2 节串联的 NiMH 电池充电。

DS2712 驱动外部功率晶体管 FCX718，将电源电压降低至所需电池电压。线性充电器电路
简单，成本相对较低，但需注意散热问题。例如：对一个充电电流为

1A 的 2 节 NiMH 电池

充电器，每节

NiMH 电池充电终止电压通常为 1.6V~1.7V，但也可能高达 2V，具体取决于

电池和充电电流。因此，直流电源电压必须高于

2×2=4V。单节 NiMH 电池完全放电后电压

可能降低到

0.9V。照此计算，电池组此时的电压应当是 2×0.9=1.8V。如果使用标准的+5V 直

流电源，则晶体管的压差为

5V-1.8V=3.2V。在给完全放电的电池充电时，充电器将消耗

3.2W 电能，电池将耗电 1.8W，充电效率仅为 36%。因此，线性结构比较适合散热条件较好
的外置式充电器

(也称作摇篮架充电器)。