电动车/手机快速充电原理、方法、应用及影响-电路图讲解-电子技术方案

  能在1～5h内使蓄电池达到或接近完全充电状态的一种充电方法。常用于牵引用蓄电池需要在较短时间内恢复完全充电状态时的充电。蓄电池的正常充电耗时约10～20h，如何能快速充电而不损害蓄电池的性能和寿命，是人们关注的热门研究课题。  

电路特点 

 1、输出电压设定好后（例如36V），若被充电瓶极板脱落断开，造成某组电池不通，或出现短路，则电瓶端电压［1］ 即降低或为零，这时充电器将无输出电流。  

电动车快速充电站 

1、若被充电瓶电压偏离设定电压，如设定电压为36V，误接24V、12V、6V电瓶等，充电器也无输出电流，若设定为24V误接为36V电瓶，由于充电器输出电压低于电瓶电压，因而也不能向电瓶充电。

2、充电器两输出端若短路时，由于充电器中可控硅SCR的触发电路不能工作，因而可控硅不导通，输出电流为零。   

 3、若使用时误将电瓶正负极接反，则可控硅触发电路反向截止，无触发信号，可控硅不导通，输出电流为零。  

 4、采用脉冲充电，有利于延长电瓶寿命。由于低压交流电经全波整流后是脉动直流，只有当其波峰电压大于电瓶电压时，可控硅才会导通，而当脉动直流电压处于波谷区时，可控硅反偏截止，停止向电瓶充电，因而流过电瓶的是脉动直流电。   

 5、快速充电，充满自停。由于刚开始充电时电瓶两端电压较低，因而充电电流较大。当电瓶即将充足时（36V电瓶端电压可达44V），由于充电电压越来越接近脉动直流输出电压的波峰值，则充电电流也会越来越小，自动变为涓流充电。当电瓶两端电压被充到整流输出的波峰最大值时，充电过程停止。经试验，三节电动车蓄电池36V（12V/12Ah三节串联），用该充电器只需几个小时即可充满。   

 6、电路简单、易于制作，几乎不用维护及维修。

快充技术的原理及应用

一般来说手机的电力耗尽，充满电的时间约在3小时以上，其实时间已经不算长了，但若是有急用的人就会觉得这段时间相当漫长，以前的解决方式是随身携带行动电源，在没电时直接接上充电即可；不过现在发展出快充技术，只需要30分钟就能充满一半以上的电量，大幅缩短充电时间。

到底何谓快充技术？目前已有哪些快充技术？本篇文章将一一解析快充技术的原理及应用。  

认识手机电池

在介绍快充技术之前，先来认识一下让手机能正常使用的“电池”，手机电池在众多的电池种类中属于可重复充放电的“锂离子电池”，也被称为“二次电池” ，虽然一般人常将锂离子电池直接以“锂电池”称之，但实际上锂电池指的是不可重复充放电的一次性电池，两者的性质完全不同。  

 锂电池（Lithium Battery）以锂金属或锂合金为负极材料并使用非水电解质溶液，由爱迪生所发明，之后人们利用不同的材料去制造出多种电池，也被广泛地应用在电子产品上。锂离子电池（Lithium-ion battery）是靠锂离子在正负极之间的移动来进行充放电，放电时，锂离子离开负极进入正极而产生电流，充电时锂离子则反向移动，从正极进入负极还原成可以再度放电的状态。  

锂离子电池标示的意义 

 符合安全标准的锂离子电池一定会在电池上有着清楚的资讯标示，所以使用者也得要对这些标示有基本的了解，才能看懂它们所要表达的意义。在电池上可能会出现的标示有：A（安培）是电流；V（伏特）是电压；W（瓦特）是电功率，由电压与电流的乘积而来；Wh（瓦时）是一个小时内电池可释放出的电量。电池的容量是以Ah（安培小时，简称安时）或mAh（毫安时）来表示，其中的h 是时间，m 代表缩小一千倍的单位，由于手机电池的容量很小，所以用mAh为单位，计算公式为mAh = mA（毫安培）x H（时间）。   举例来说，一个标示2，000mAh 的电池，电流为200mA，意思就是电池的使用时间约10小时，不过实际上电池有自放电损耗的因素存在，电池存放时间长就会影响使用时间，因此电池用尽的时间若少于标示时间属于正常现象。    

 ▲表面标示Lithium 字样的电池为不可充电的锂电池，也就是所谓的一次性电池。  

▲以图示的电池来说，容量为2，900mAh，电压是3.85V，一个小时可释放出11.2Wh 的电量。    

 ▲以这个电池来说，如果想知道它的Wh 是多少，可透过公式Wh = V x mAh / 1000来计算，因此得出7.2V x 1200mAh / 1000 = 8.64Wh。                                          

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LTC3780 LTC3780是一款高性能降压-升压型开关稳压控制器，可在输入电压高于、低于或等于输出电压的条件下运作。恒定频率电流模式架构提供了一个高达 400kHz 的可锁相频率。凭借 4V 至 30V （最大值为 36V） 的宽输入和输出范围以及不同操作模式间的无缝切换，LTC3780 成为汽车、电信和电池供电型系统的理想选择。   该控制器的工作模式是通过 FCB 引脚来确定的。对于升压应用，FCB 模式引脚能够在突发模式 （Burst Mode） 、不连续模式和强制连续模式之间进行选择。在降压操作期间，FCB 模式引脚可在跳跃周期模式、不连续模式和强制连续模式之间进行选择。突发模式操作和跳跃周期模式可在轻负载条件下提供高效操作，而强制连续模式和不连续模式则工作在一个恒定的频率上。  

LTC3780电源故障保护电路 由一个输出过压比较器和内部折返电流限制电路提供了故障保护功能。当输出处于其设计调整点的 7.5% 以内时，电源良好输出引脚将发出指示信号。下图为他的典型应用。    

LTC3780的功率开关电源电路 基于LTC3780控制器设计了的24 V输入、26 V输出、功率为300 W的开关电源。在原理设计完成之后，使用LTspice IV仿真软件对其进行了仿真。电源仿真原理图见图2，全载时的电压波形及纹波分别见图3、图4，LTC3780控制器的开关电源从轻载(1 A)至全载(12A)时输出电压、电流波形见图5。                                            

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