bq2057锂电池充电芯片应用
基于NDJC 系列机车高压报警装置的改进设计
doi:10.16648/ki.1005-2917.2020.05.008基于NDJC系列机车高压报警装置的改进设计梁慧丽（中车兰州机车有限公司，甘肃兰州 730050）摘要：NDJC系列机车高压报警装置是由兰州铁路局兰州西机务段研制的，主要安装在该局所有内电机车上，用于相关作业操作人员登顶作业时判断接触网是否已断电和高压预警，减少高压意外触电事故发生。
然而，NDJC系列机车高压报警装置在技术上存在着部分缺陷，导致该装置后期维护不方便、功能单一、使用寿命短。
本文提出了针对NDJC系列高压报警装置的一些改进方法。
关键词：NDJC系列；高压；报警；改进设计引言截止2019年，我国电气化铁路里程已超过10万公里，跃居世界第一。
近年，又新建通车了多条高铁、动车组线路，随着我国电气化铁路的快速延伸，如何运用科技手段，提供给用户安全可靠的产品，贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，保障铁路从业人员人身安全是铁路装备供应商的一大职责。
为满足机车车辆高效运行的要求，机车检修人员或乘务人员经常需要攀爬车顶作业，偶有在电气化区段高压人身伤害事故发生。
为避免在电气化区段高压触电事故发生，迫切需要研制一种安全可靠的车顶高压预警系统，从技术手段上提醒或杜绝类似事故发生，给通往车顶的道路增加一道安全屏障。
因此，涌现了多种机车车顶高压报警装置，本文针对兰州西机务段研制的NDJC系列机车高压报警装置提出了一些改进设计方法。
1. NDJC系列高压报警装置简介1.1 组成结构NDJC系列机车高压报警装置由高压报警装置主机、车顶高压感应接收器、车顶门状态检测行程开关组成。
图1为该装置外观图。
（1）主机安装在机车车顶门梯附近，由机车蓄电池提供DC110V工作电源，检测车顶接触网带电情况及车顶门开闭状态，当输入信号满足报警条件时发出声光报警，语音提示“有电危险，禁止攀登”，主机“有电”指示灯点亮。
（2）车顶高压感应接收器安装在机车车顶门附近纵轴线上，接收车顶高压接触网的电磁场信号，并传送给车内主机进行识别。
锂电充电芯片
锂电充电芯片锂电充电芯片是一种用于控制锂电池充电的电路芯片。
随着智能手机、电子产品以及电动汽车等电子设备的普及，锂电池作为一种常见的电源储存设备，也得到了广泛的应用。
而锂电充电芯片在锂电池的充电过程中，发挥着至关重要的作用。
首先，锂电充电芯片具有监控电池充电过程的功能。
电池在充电过程中，会产生一定的电压、电流以及温度变化。
锂电充电芯片可以通过测量这些参数，以及充电时间的长短，对电池的充电过程进行监控。
当电池的电压、电流以及温度等参数超出安全范围时，锂电充电芯片可以及时停止充电，防止电池的过充、过热等情况。
其次，锂电充电芯片可以实现快速充电功能。
现代社会，人们对充电时间的要求越来越高。
锂电充电芯片可以通过控制充电电压、电流等参数，将电池的充电效率最大化，从而实现快速充电的功能。
这对于智能手机等电子设备来说十分重要，使得用户能够在短时间内完成充电，提高使用效率。
此外，锂电充电芯片还可以实现智能充电管理。
智能充电管理可以通过与智能设备连接，识别设备类型，根据设备的特性和电池状态，调整充电电压、电流等参数，实现充电效果的最佳化。
这不仅可以提高充电效率，还可以延长电池的使用寿命，提高电池的安全性。
另外，锂电充电芯片还具备多重保护功能。
锂电池在使用和充放电过程中，可能会受到短路、过充、过放、过充电流等不良因素的影响，从而导致安全问题。
锂电充电芯片可以通过设计多个保护回路，如过压保护、过流保护、温度保护等，对电池进行多重的保护，确保电池的安全使用。
总结起来，锂电充电芯片不仅具备监控充电过程、实现快速充电、智能充电管理等功能，还具备多重保护功能，可以有效提高锂电池的使用效率和安全性。
随着智能设备的不断发展，锂电充电芯片在电子设备中的应用也将越来越广泛。
BQ2057
在设计该课题的充电器部分时，我们力求外围电路简单，方便紧凑，要求充电器具有自动充电，温度检测，三段式充电模式等功能，结合这些要求，我们选择BQ2057锂电池充电管理芯片。
BQ2057系列是美国TI公司生产的先进锂电池充电管理芯片，BQ2057系列芯片适合单节(4.1V或4.2V)或双节(8.2V或8.4V)锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Pol)电池的充电需要，利用该芯片设计的充电器外围电路及其简单，非常适合便携式电子产品的紧凑设计需要。
BQ2057可以动态补偿锂电池组的内阻以减少充电时间，带有可选的电池温度监测，利用电池组温度传感器连续检测电池温度，当电池温度超出设定范围时BQ2057关闭对电池充电。
内部集成的恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流，充电状态识别可由输出的LE D指示灯或与主控器接口实现，具有自动重新充电、最小电流终止充电、低功耗睡眠等特性。
BQ2057的引脚功能描述如下：∙VCC (引脚1):工作电源输入；∙TS (引脚2):温度感测输入，用于检测电池组的温度；∙ STAT(引脚3):充电状态输出，包括:充电中、充电完成和温度故障三个状态；∙ VSS (引脚4):工作电源地输入；∙ CC (引脚5):充电控制输出；∙ COMP(引脚6):充电速率补偿输入；∙ SNS (引脚7):充电电流感测输入；∙ BAT (引脚8):锂电池电压输入；参考BQ2057的参数功能表（datasheet ），和锂电池的特性，我们选用BQ2057C 型号芯片，有关参数设计过程和外围充电电路分析如下：已知锂电池参数为：额定电压3.7V ，充电限制电压4.2V ，标称容量2000mAh ，数量为1节。
1.电源电压cc V 的选择：4.20.85.0cc bat g V V V V =+=+=，其中bat V 为芯片充电电压，g V 为MOSFET 管导通电压，取0.8V2.分压电阻参数的计算：锂电池的充电限制电压为标准充电电压，所以选BQ2057C 型号芯片，无需接分压电阻3.温度检测设计：选择NTC 热敏电阻，则温度检测分压电阻可根据下式计算：15**3*()TH TC T TC TH R R R R R =- 25**2*7*TH TC T TC TH R R R R R =- 其中TH R 为NTC 最高温度对应的阻值，TC R 为最低温度阻值。
锂电池充电管理芯片__概述说明以及概述
锂电池充电管理芯片概述说明以及概述1. 引言1.1 概述锂电池充电管理芯片是一种关键性的电子元件，广泛应用于各种设备和系统中，用于控制和管理锂电池的充电过程。
随着现代科技的不断进步和锂电池在移动设备、可穿戴设备、电动汽车以及能源存储系统等领域的广泛应用，对高效安全的充电管理方案的需求也越来越迫切。
本文将对锂电池充电管理芯片进行全面概述，并介绍其定义、原理、功能特点以及应用领域。
此外，还将详细解释充电管理芯片的工作原理，包括充电控制功能、温度监测和保护机制以及电压和电流检测技术。
在实际应用案例分析部分，我们将通过手机电池充电管理芯片实践案例、电动汽车充电管理芯片实践案例以及太阳能储能系统中的充电管理芯片实践案例来展示该技术在不同领域中的应用情况。
最后，在结论与展望部分将总结文章中主要观点和要点，并对未来发展趋势提出展望和建议。
通过深度理解锂电池充电管理芯片的特点和工作原理，有助于推动相关技术的创新发展，提升锂电池充电效率和安全性。
本文旨在为读者提供关于锂电池充电管理芯片的全面介绍，并激发对该领域研究的兴趣，促进更广泛的应用和进一步发展。
2. 锂电池充电管理芯片2.1 定义和原理：锂电池充电管理芯片是一种集成电路，它主要用于监测和控制锂电池的充电过程。
它通过与锂电池进行连接，并采集关键参数，如温度、电压和电流等。
然后，根据这些数据，利用内部算法实现对充电过程的精确控制。
锂电池充电管理芯片的工作原理基于以下几个关键方面：首先，它能够对输入的直流信号进行转换和处理，以获得所需的信息。
例如，可以通过采样来测量锂电池的电压和充放电过程中的实时电流。
其次，芯片具备自我保护机制，能够在有异常情况出现时及时断开充电回路，从而防止因过热、过压或其他故障导致锂电池发生损坏或事故。
此外，在不同情况下（如温度变化、大功率输入等）还可以根据芯片内部预设的算法调整充电策略和参数设置。
2.2 功能和特点：锂电池充电管理芯片具备以下主要功能：1) 充电控制功能：芯片可根据充放电状态实时调整充电方式和策略，确保锂电池的安全和高效充电。
基于BQ2057的锂电池组充电电路设计
第6期机电技术95基于BQ2057的锂电池组充电电路设计郭红英(漳州职业技术学院 电子工程系,福建 漳州 363000)摘 要:一种基于新型充电管理芯片BQ2057控制的锂电池充放电控制电路,对二节及多节锂电池串联的电池矩阵进行充电管理。
由51单片机对电池阵进行扫描选通控制及预约充电管理,同时外扩数据显示及报警提示功能。
每个电池组回路通过一个取样电路向BQ2057反馈充电电压,实时监测充电锂电池组的电压并输出控制信号,并改变充电模式或是切换充电电池组。
关键词:BQ2057;电池组;预约充电;充电模式中图分类号:TM912 文献标识码:A 文章编号:1672-4801(2012)06-095-03目前在电动汽车的候选电池中,锂电池的比能量最高。
锂电池与人们的日常生活及工作紧密相联,大容量的锂电池及锂电池矩阵的应用方面在技术上仍然面临着容量均衡､在线测量和集中管理等问题。
多节锂电池在串联后会因电池的自放电､受热不均､软短路､容量退化等因素产生容量不均衡,这种不均衡将使多节锂电池的串联使用性能受到影响,因此,保持电池在串联使用过程中的容量均衡对放电质量及其使用寿命起着关键性的作用。
基于BQ2057充电管理芯片的扩展应用,可对多节锂离子电池组进行高效的恒流恒压充电,具有重新充电､最小电流终止充电､低功耗睡眠等特性,适用于各种便携式移动终端设备的电源管理,能有效地延长电池寿命且利于管理电路的紧凑设计。
1 BQ2057的功能特性BQ2057的功能结构及其引脚如图1所示,各引脚功能如下:图1 功能结构图BAT 引脚:充电锂电池电压输入端,检测电池的充电情况;SNS 引脚:电流检测输入端。
充电电池的充电电流情况通过采样电阻由SNS 引脚反馈给控制芯片;COMP 引脚:充电速率补偿。
用于设置充电补偿情况,这是一个可变的调节电压,为充电电池提供了一个可变的充电电流;CC 引脚:充电控制输出。
该引脚是内部电路源极开路跟随器的输出,可驱动外部功率管,调节充电电压及电流的大小具有充电开关的作用; TS:温度检测。
锂电池充电管理芯片
锂电池充电管理芯片现在，锂电池作为一种高能量密度和长寿命的电池，被广泛应用于各种便携设备和电动车辆中。
而锂电池充电管理芯片则起到了对锂电池进行安全、高效充电的重要作用。
本文将对锂电池充电管理芯片的工作原理、应用领域和优势进行探讨。
锂电池充电管理芯片，也被称为锂电池充电管理IC，是一种集成电路芯片，能够对锂电池的充电过程进行监控和控制，确保充电过程安全、高效。
锂电池充电管理芯片通常包括电压监测、温度监测、电流控制和通信接口等功能模块。
在锂电池充电管理芯片中，电压监测模块可以实时监测锂电池的电压变化，并对其进行采样和检测。
通过电压监测模块，锂电池的电压状态可以被实时反馈，从而实现对充电过程的控制和保护。
温度监测模块则可以监测锂电池的温度情况，避免过高或过低的温度对锂电池的安全性造成影响。
电流控制模块是锂电池充电管理芯片中非常重要的部分，它可以根据锂电池的实际情况，调整充电电流的大小和方向。
通过电流控制模块，锂电池的充电速度和充满程度可以得到有效控制，从而实现锂电池的高效充电。
此外，锂电池充电管理芯片通常还会提供与其他设备进行通信的接口，如I2C、SPI等接口。
通过这些接口，锂电池充电管理芯片可以和电池管理系统（BMS）等设备进行数据传输和控制，实现对锂电池的全面管理和保护。
锂电池充电管理芯片在很多领域都有广泛的应用。
在便携设备方面，锂电池充电管理芯片可以保证手机、平板电脑等设备的安全充电和长寿命使用。
在电动车辆领域，锂电池充电管理芯片可以实现对电动车辆电池组的充电管理，确保电动车辆的行驶安全和电池寿命。
锂电池充电管理芯片相比传统充电管理方式有很多优势。
首先，锂电池充电管理芯片集成度高，能够在一个小芯片上实现多种功能模块，从而减小了电路板面积，提高了系统的稳定性。
其次，锂电池充电管理芯片具有高效、精确的充电控制和保护功能，可以有效提高锂电池的充电效率和安全性。
最后，锂电池充电管理芯片具有与其他设备进行通信的接口，能够与电池管理系统等设备配合工作，实现电池的全面管理。
锂电池充放电管理芯片编号
锂电池充放电管理芯片编号一、锂电池充放电管理芯片的概述锂电池充放电管理芯片是一种用于管理锂离子电池充放电过程的集成电路。
它可以监测锂电池的状态，如电压、温度和电流等参数，并控制充放电过程中的各种保护措施，以确保锂电池的安全性、稳定性和寿命。
二、锂电池充放电管理芯片的作用1. 监测锂电池状态：通过监测锂电池的状态参数，如电压、温度和电流等，可以判断出锂电池的工作状态和健康状况。
2. 控制充放电过程：通过控制充放电过程中的各种保护措施，如过压保护、欠压保护、过流保护和短路保护等，可以确保锂离子电池在充放过程中不会受到损害或造成安全事故。
3. 增强系统可靠性：通过对充放过程进行精确控制，并及时发现并处理异常情况，可以提高系统的可靠性和稳定性。
三、常见的锂电池充放电管理芯片1. TI公司的BQ20Zxx系列芯片：该系列芯片是一种高性能的锂电池充放电管理芯片，具有多种保护功能和通信接口，支持USB、I2C和SMBus等多种通信协议。
2. Maxim公司的MAX170xx系列芯片：该系列芯片是一种超低功耗的锂电池充放电管理芯片，具有高精度的电量计算功能和多种保护措施，可用于智能手表、智能手环等低功耗应用场景。
3. Richtek公司的RT9455系列芯片：该系列芯片是一种集成了充电管理和放电保护功能的锂离子电池管理IC，支持QC3.0快充协议和USB PD协议，并具有多种保护措施，如过压保护、欠压保护、过流保护等。
四、锂电池充放电管理芯片的编号规则锂电池充放电管理芯片的编号规则通常由厂商自行制定，没有统一标准。
不过，通常采用以下几种方式进行编号：1. 以厂商名称或缩写作为前缀：例如TI公司生产的BQ20Zxx系列芯片中，“BQ”就是TI公司的缩写。
2. 以功能特性或应用场景作为中缀：例如MAX170xx系列芯片中，“170”代表该芯片具有高精度的电量计算功能。
3. 以版本号或更新时间作为后缀：例如RT9455系列芯片中，“9455”代表该芯片的型号，而“-01A”则代表第一版。
锂电池充电芯片
锂电池充电芯片锂电池充电芯片是控制锂电池充电过程的一个关键部件，它能够对锂电池进行充电管理和保护，确保电池的安全和稳定性。
在现代生活中，锂电池广泛应用于手机、平板电脑、电动工具等各种电子产品中，而充电芯片的质量和性能对于电池的使用寿命和安全性有着至关重要的影响。
锂电池充电芯片主要功能包括以下几个方面：1.充电管理功能：充电芯片能够对锂电池进行智能化管理，根据电池的状态和需求，调节充电电流和电压，以实现快速充电、恒流充电、恒压充电等不同的充电模式。
通过合理控制充电过程，可以最大程度地提高电池的充电效率和充电速度。
2.充电保护功能：充电芯片能够对锂电池进行多层次的保护，防止电池充电过程中出现过充、过放、过流、过热等异常情况。
它可以实时监测电池的电压、电流、温度等参数，一旦发现异常，就会自动停止充电或调整充电参数，以确保电池的安全运行。
3.充电状态指示功能：充电芯片通常会配备LED指示灯，用来显示电池的充电状态。
例如，红色表示正在充电，绿色表示充电完成，黄色表示充电异常等。
这样用户可以随时了解电池的充电情况，方便使用和管理。
4.充电效率优化功能：充电芯片能够通过优化充电算法和提高转换效率，提高充电效率，减少能量损耗。
例如，采用高效率的DC-DC升压降压转换器，能够在充电过程中最大限度地转化电能，提高充电效率，减少热量损失。
锂电池充电芯片的设计和制造是一个相对复杂的过程，需要考虑多个因素，包括电池类型、容量、充电电流、充电电压等。
它通常由一个控制器、一个DC-DC转换器和一些辅助电路组成。
控制器负责监测电池状态和控制充电过程，DC-DC转换器负责转换电压和调节充电电流，辅助电路负责保护和管理电池。
近年来，随着移动互联网和电动汽车等新兴行业的兴起，对锂电池充电芯片的需求也越来越大。
人们对电池的充电速度、安全性和稳定性要求越来越高，对充电芯片的性能和功能也提出了更高的要求。
因此，锂电池充电芯片的研发和创新变得尤为重要。
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先进的锂电池线性充电管理芯片BQ2057及其应用
北京理工大学机电工程学院魏维伟李杰
摘要：本文介绍美国TI公司生产的先进锂电池充电管理芯片BQ2057，利用BQ2057系列芯片及简单外围电路可设计低成本的单/双节锂电池充电器，非常适用于便携式电子仪器的紧凑设计。
本文将在介绍BQ2057芯片的特点、功能的基础上，给出典型充电电路的设计方法及应用该充电芯片设计便携式仪器的体会。
关键词：锂电池充电器BQ2057
1 引言
BQ2057系列是美国TI公司生产的先进锂电池充电管理芯片，BQ2057系列芯片适合单节(4.1V或4.2V)或双节(8.2V或8.4V)锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Pol)电池的充电需要，同时根据不同的应用提供了MSOP、TSSOP和SOIC的可选封装形式，利用该芯片设计的充电器外围电路及其简单，非常适合便携式电子产品的紧凑设计需要。
BQ2057可以动态补偿锂电池组的内阻以减少充电时间，带有可选的电池温度监测，利用电池组温度传感器连续检测电池温度，当电池温度超出设定范围时BQ2057关闭对电池充电。
内部集成的恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流，充电状态识别可由输出的LED指示灯或与主控器接口实现，具有自动重新充电、最小电流终止充电、低功耗睡眠等特性。
2.功能及特性
2.1 器件封装及型号选择
BQ2057系列充电芯片为满足设计需要，提供了多种可选封装及型号，其封装形式如图2－1所示，有MSOP、TSSOP和SOIC三种封装形式。
其型号如表2－1所示，有BQ2057、BQ2057C、BQ2057T和BQ2057W四种信号，分别适合4.1V、4.2V、8.2V和8.4V的充电需要。
元件型号充电电压
BQ2057 4.1V
BQ2057C 4.2V
BQ2057T 8.2V
BQ2057W 8.4V
BQ2057的引脚功能描述如下：
∙VCC (引脚1):工作电源输入；
∙TS (引脚2):温度感测输入，用于检测电池组的温度；
∙STA T(引脚3):充电状态输出，包括:充电中、充电完成和温度故障三个状态；
∙VSS (引脚4):工作电源地输入；
∙CC (引脚5):充电控制输出；
∙COMP(引脚6):充电速率补偿输入；
∙SNS (引脚7):充电电流感测输入；
∙BA T (引脚8):锂电池电压输入；
BQ2057的充电状态流程如图2－3所示，其充电曲线如图2－2所示，BQ2057的充电分为三个阶段：预充状态、恒流充电和恒压充电阶段。
2.2.1 预充阶段在安装好电池并加上电源后，BQ2057首先检查工作电压VCC，当工作电压过低时充电器进入睡眠模式，若工作电压正常，则检查电池温度是否在设定范围，若不正常则进入温度故障模式，否则检测电池电压VBA T，当电池电压VBA T低于低压门限V(min)时，BQ2057以恒流IREG10％的电流IPRE对电池预充电，
2.2.2 恒流充电
在完成对电池预充或电池电压VBA T低于恒压VREG时，BQ2057进入恒流充电状态，此时由外部的感测电阻RSNS上的压降监控充电电流，该电阻可采取高/低边的连接方式，在高边电流检测中RSNS接在VCC和SNS引脚间，在低边电流检测中RSNS接在VSS和SNS 引脚间，如图2－4所示，通过SNS引脚获得充电电流的反馈，感测电阻由公式（1）计算：
其中IREG为预期的充电电流，VSNS可在BQ2057的电特性表中查得。
当充电电压达到恒压VREG时进入恒压充电状态。
在整个工作温度和工作电压范围内，恒压精度高于±1%，BQ2057通过VBA T和VSS引脚监测电池组电压，当充电电流达到终止门限I(TERM)时停止充电，当电池电压低于重新充电门限电压V(RCH)时自动开始重新充电。
BQ2057除了能实现标准的4.1V、4.2V、8.2V和8.4V电压充电外，还可以通过分压实现对非标准电压充电，其方法是用分压电阻实现的电池分压值作为BA T引脚的输入，如图2－4所示。
2.3 电池温度监测
BQ2057通过测量TS与VSS引脚间的电压实现对电池组温度的连续监测，常用热敏电阻作为温度传感器，并通过分压电阻实现，如图3－1所示。
分压电阻的阻值可根据参数计算。
BQ2057将该电压与内部的V(TS1)和V(TS2)门限电压比较以决定是否允许充电。
由于外部分压及内部门限电压均以VCC为参考，保证了温度检测电路不受工作电源VCC的波动影响。
当把TS引脚连到VCC或VSS时，可以禁止BQ2057的充电功能。
2.4 充电状态指示
BQ2057通过三态引脚STA T报告当前的充电状态：充电状态高电平、充电完成低电平、温度故障或睡眠状态高阻态。
当将STA T引脚与单LED或双LED反接方式连接时，可实现充电状态的LED指示，也可以将STA T口与仪器微控制器接口，微控制器通过识别STA T口的三种状态实现仪器的智能管理。
3．典型充电器电路设计
利用BQ2057设计的充电器电路简单，可广泛应用于目前的便携式电子系统的电源管理，对于便携式电子产品的紧凑设计很有意义。
采用BQ2057设计的锂电池充电电路可实现对1节或两节锂电池的充电，工作电源DC+根据充电锂电池组的电压选择，推荐工作电压4.5V～18V，电池组的正端电压PACK+接BA T 引脚，TS引脚检测电池组的热敏电阻NTC通过分压电阻后的分压值，以此判断温度是否正常，BQ2057可设计由PNP晶体管或P沟道MOSFET管充电，在选择时应满足功耗要求，采用PNP晶体管的充电电路参看图3－1，采用P沟道MOSFET管的充电电路参看图3－2。
4．结束语
在我们所设计的便携式电子仪器中，选择了BQ2057W芯片设计仪器的7.2V锂离子电池组充电电路，该充电电路非常简单，整个充电过程及状态显示均由BQ2057单独实现，整个电源管理模块简单可靠，该充电器电路对于涉及到锂电池充电要求的电子系统设计很有价值。
参考文献
1．bq2057/C/W/T Advanced Li-Ion Linear Charge Management IC，2000, Texas Instruments Incorporated。