電池充電解決方案事實上，所有3G手機都采用鋰離子電池作為主電源。由于散熱及空間的限制，設計師必須仔細考慮選用何種類型的電池充電器，以及還需要哪些特性來確保對電池進行安全及精確的充電。

線性鋰離子電池充電器的一個明顯趨勢是封裝尺寸繼續減小。但值得關注的是在充電周期（尤其在高電流階段）冷卻IC所需的板空間或通風條件。充電器的功耗會使IC的接合部溫度上升。加上環境溫度，它會達到足夠高的水平，使IC過熱并降低電路可靠性。此外，如果過熱，許多充電器會停止充電周期，只有當接合部溫度下降后才恢復工作。如果這種高溫持續存在，那么充電器“停止和開始”的反復循環也將繼續發生，從而延長充電時間。為減少這些風險，用戶只能選擇減小充電電流來延長充電時間或增大板面積來散熱。因此，由于增加了PCB散熱面積及熱保護材料，整個系統成本也將上升。

對此問題有兩種解決方案。首先，需要一種智能的線性鋰離子電池充電器，它不必為擔心散熱而犧牲PCB面積，并采用一種小型的熱增強封裝，允許它監視自己的接合部溫度以防止過熱。如果達到預設的溫度閾值，充電器能自動減少充電電流以限制功耗，從而使芯片溫度保持在安全水平。第二種解決方案是使用一種即使充電電流很高時也幾乎不發熱的充電器。這要求使用脈沖充電器，它是一種完全不同于線性充電器的技術。脈沖充電器依靠經過良好調節且電流受限的墻上適配器來充電。

方案一：LTC4059A線性電池充電器LTC4059A是一款用于單節鋰離子電池的線性充電器，它無需使用三個分立功率器件，可快速充電而不用擔心系統過熱。監視器負責報告充電電流值，并指示充電器是何時與輸入電源連接的。它采用盡可能小的封裝但沒有犧牲散熱性能。整個方案僅需兩個分立器件（輸入電容器和一個充電電流編程電阻），占位面積為2.5mm×2.7mm。LTC4059A采用2mm×2mmDFN封裝，占位面積只有SOT-23封裝的一半，并能提供大約60℃/W的低熱阻，以提高散熱效率。通過適當的PCB布局及散熱設計，LTC4059A可以在輸入電壓為5V的情況下以最高900mA的電流對單節鋰離子電池安全充電。此外，設計時無需考慮最壞情況下的功耗，因為LTC4059A采用了專利的熱管理技術，可以在高功率條件（如環境溫度過高）下自動減小充電電流。

方案二：帶過流保護功能的LTC4052脈沖充電器LTC4052是一款全集成的脈沖充電器，用于單節4.2V鋰離子/鋰聚合物電池。當輸入電壓為5.25V并以0.8A電流進行快速充電時，LTC4052的功耗大約為280mW，而線性充電器解決方案的功耗則高達1.8W。與采用電感來獲得高效率和低散熱的開關充電器不同，LTC4052采用無電感設計。利用LTC4052設計的700mA至2A鋰離子/鋰聚合物電池充電器電路僅占70mm2的面積，且高度低于1.7mm。通過將功耗減至最低水平，LTC4052可放寬終端設備對熱設計的要求，允許采用更小的封裝、更小的散熱氣流以及更小的PCB面積，而且能消除熱點，從而無需使用散熱片或風扇。

LTC4052需要一個電流受限的墻上適配器，以控制充電電流的大小。它還需配備過流保護電路，以便在意外使用較高電流或墻上適配器發生故障時能提供保護。LTC4052是一款全集成的脈沖充電器，無需使用外部MOSFET或阻流二極管。這款獨立的充電器IC具有C/10檢測、充電狀態指示、充電結束定時器、墻上適配器檢測及過流保護等功能。LTC4052的輸入電源可以是4.5V到12V，并具有1%的飄移電壓精度。

目前國內鋰錳電池大部分的生產設備還停留在手工或半機械化程度，對于扣式電池來說，這樣的生產效率十分低下，研制具有自主知識產權的鋰錳扣式電池自動組裝生產線是非常必要的，也是我國工控自動化的一大進步。

1鋰錳扣式電池生產線的組成及其功能

本鋰錳扣式電池生產線是用于組裝CR2032電池的，根據鋰錳扣式電池的生產工藝，其主要任務是：在帶有集流網、負極片的負極殼體內，依次加入隔膜和飽浸電解液的正極片，并補充正極片中揮發的電解液，并在保證電解液完全滲透的前提下，加蓋正極殼體并封口。為此生產線主要由剪切隔膜紙工序、注電解液及上正極片工序、正極殼體裝配工序以及封口工序等4個工序組成。

2PLC控制系統的硬件設計由于PLC具有控制精度高、操作方便、通用性好、可靠性高等優點，能適應工業現場的惡劣環境，所以采用PLC作為生產線的主控制系統，能滿足生產的需要。根據鋰錳扣式電池生產線的具體情況，選用了日本Omron公司的可編程控制器和擴展模塊作為生產線的核心控制部分；采用PWS系列觸摸屏（臺達電子），觸摸屏和PLC之間通過RS2232C進行通訊。觸摸屏用于按鍵輸入、參數設置、監控畫面顯示以及故障原因顯示等功能。

在PLC控制系統中，主要的檢測元件有對射光電開關、漫反射光電開關、接近開關、磁性開關、壓力傳感器、行程開關等；執行部件主要有電機、氣缸、振動料斗、海霸泵、沖床、聲光報警器以及狀態顯示燈等。在這個系統中，關鍵技術環節是料斗的控制，它是影響電池表面質量的一個關鍵因素；各道工序之間的協調一致，也是保證生產線正常工作的關鍵。

2.1振動料斗的控制：負極殼、正極片和正極蓋均采用振動料斗進行自動上料。若正極片和正極蓋在料斗中反復運動，則會損壞正極片和將正極蓋劃傷，因此在振動料斗的料道上增加了料滿檢測傳感器，一旦料滿則停止振動料斗；當料道上的料不滿時，振動料斗開始振動。

2.2各道工序之間的協調：由于電池組件的尺寸非常小，給生產線的上料和輸送帶來了很大困難，再加上某些工序可能會產生次品，中間還會有次品剔除的情況，電池組裝生產線的4個工序之間很難做到完全同步。在生產線的輸送線上安裝了檢測傳感器，當輸送線上的料較少（少于傳感器的安裝位置）時，下一個工序的轉盤就自動停止工作；當前面的料輸送過來，超過了傳感器的安裝位置時，轉盤自動開始轉動，恢復工作。這樣就可以保證某道工序的連續運行。在輸送線上還裝有堵料檢測傳感器，一旦發生堵料現象，將進行報警并自動停車。

3PLC控制系統的軟件設計

該生產線中執行元件和狀態檢測元件的種類和數量較多，是一個比較復雜的控制系統，我們采用模塊化的思路，使用梯形圖來設計控制系統的軟件，將整個系統的控制程序根據所處的位置分成4個模塊，即剪切隔膜紙模塊、注電解液及上正極片模塊、正極殼體裝配模塊以及封口模塊，前3個模塊以3個轉盤為主線，協調彼此的動作，而第4個模塊以封口壓力機作為主線，來協調彼此的動作。這樣程序的條理性增強，可讀性好，修改程序方便。

在系統中充分利用觸摸屏的優勢，除了完成按鍵的輸入功能以外，還可以顯示各工序和整條生產線的監控畫面；若工作過程中出現故障，除了進行聲光報警外，還在觸摸屏上顯示故障的種類、原因以及解決辦法，方便了操作；在觸摸屏上還顯示生產的產品數量。

為了提高鋰錳扣式電池生產線的可靠性，保證設備和人員的安全，除了選用優質元件之外，還采取了許多有效保護措施，例如，為了防止由于氣壓降低或氣路出現故障而使轉動盤損壞氣缸，設置了壓力檢測傳感器，一旦壓力低于給定值，則自動停止轉盤并報警；為了防止封口沖床在工作時出現人身事故，在沖床上安裝了光電檢測傳感器，一旦人手接近沖頭，則設備自動停機并發出報警信息；為了防止由于調整失誤而損壞轉盤上的氣缸，特地增加了機動互鎖裝置，從而有效地保護機械和氣動裝置；此外控制軟件中還在多處使用了冗余控制，從而保證了設備的正常安全運行。

4結語

為了提高系統的可維護性，在觸摸屏和設備上設置了許多狀態信息的指示和故障顯示以及聲光報警。在PLC系統內部設置了故障診斷功能，當出現故障時就自動停車，實現自我保護。為了便于用戶的操作，縮短維修時間，在PLC控制軟件中，巧妙地運用了HR型保持繼電器和計數器的保持性，使得生產線在任意時刻停機，在排除故障后，不必手動調整，就可繼續正常工作。經實際使用表明：該控制系統具有結構簡單、成本低、可靠性高、使用靈活方便、便于維護等優點，在實際生產使用中效果很好。