投線儀鋰電池充電管理電路設計

王建勇

（常州華達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，對體積的要求和電池的續航時間要求很高。鋰電池的特點正符合這樣的要求，所以近幾年越來越多地被應用于投線儀上。

由于便攜式的結構設計，鋰電池基本上是設計成不可脫卸式，直接固定在投線儀的內部，外殼部分預留充電插孔。在投線儀實際使用中，要求在充電狀態下儀器能夠正常工作，在這種模式下，現有的標準鋰電池充電器很難對投線儀鋰電池的充電進行有效地檢測和控制。

根據美國加利福尼亞最新的能耗認證標準CEC-400-2011-005，從2013年2月1日起強制實施，對標準充電器及充電電池系統的能耗做了明文規定，提出了更高的指標要求。由于此標準是針對充電器及充電電池系統，僅僅從充電器改良設計來滿足CEC認證很變得困難，而且一系列的認證費用和時間消耗很大。

為解決上述提到的兩個問題，文章設計使用電源適配器替代標準充電器，并使用SUN4006充電管理芯片，把充電管理功能設計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。充電控制模塊，根據電壓比較器的輸出，決定充電狀態。根據電流比較器的輸出，控制內部集成的MOS管控制充電電流。同時，控制輸出引腳LEDT和LEDS指示當前充電狀態。

1.2 SUN4006充電過程

SUN4006充電過程分為3個階段：預充電、快速充電、恒壓充電。SUN4006通過內部電壓比較器檢測電池電壓，當電池電壓小于閾值電壓VMIN（一般為3.6V）時，進行預充電。當電池電壓達到VMIN后，預充電階段結束，進入快速充電階段。快速充電階段SUN4006以恒定的大電流對鋰電池進行快速充電，同時監測電池電壓，當電池電壓上升到VREG（一般為4.2V）后，快速充電階段結束，進入恒定電壓充電。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，充電結束。

SUN4006通過CS1（6腳）外接的電阻設置充電電流IREG，內部的電流比較器及時監控充電電流與設定值的關系，充電控制器根據電流比較器的輸出控制充電電流。在預充電階段，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狀態指示

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

表1 LEDS和LEDT狀態指示

2 整體電路設計

下一步是充電管理電路的整體電路原理圖，如圖2所示。

發光二極管LED1和LED2作為充電狀態指示；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用于設置充電電流IREG，計算公式為：IREG＝115mV/R3。電阻R6用于調節充電結束電壓，為保證電壓精度，應選用誤差為±1%的電阻，其電阻值與結束電壓成正比，R6每增加2K結束電壓抬高10mV。

圖2 整體電路

3 結語

文章根據SUN4006的功能特性和鋰電池的充電要求，設計出適合運用于投線儀的鋰電池充電管理電路。實驗表明，該電路各方面性能完全符合投線儀對充電管理的要求，具有高性能，電路簡單，穩定性好等有點。