電池充電器設(shè)計(jì):選用專用IC還是微控制器

簡介

　　鋰化學(xué)電池芯類型有較好的體積與重量能量密度，優(yōu)于其它現(xiàn)有的商用可充電電池芯。設(shè)計(jì)者一般采用專用充電控制IC，實(shí)現(xiàn)單芯電池的充電。鋰化學(xué)電池芯的充電要求充電器同時(shí)控制充電電流和電池電壓。為減少電流的需求，用于電動(dòng)汽車、大型系統(tǒng)備份電源以及其它大功率需求的電池設(shè)計(jì)者采用大串聯(lián)數(shù)量的電池芯堆。很多微控制器都有內(nèi)置ADC、信號調(diào)整以及PWM控制，可用于電池充電控制設(shè)計(jì)。　　電池充電器的設(shè)計(jì)者要面臨一個(gè)基本的選擇：是使用有很多供應(yīng)商能夠提供、有豐富選擇的專用充電控制IC，還是使用可編程控制器。由于電池充電控制是一個(gè)緩慢的過程，可以用廉價(jià)的微控制器及其嵌入ADC、信號調(diào)整以及PWM模塊，直接控制充電器的功率轉(zhuǎn)換電路。也可以用一只微控制器做充電器與電池管理系統(tǒng)之間的通信和交互，如在智能充電器中;可以將微控制器用于靈活的用戶接口，如充電狀態(tài)顯示器中;可以將其用于電池調(diào)節(jié)控制;還可以用于其它靈活特性中。不過與采用專用充電控制IC的充電器相比，微控制器電路與固件的設(shè)計(jì)與測試通常更昂貴，產(chǎn)生成本也更高。

　　充電需求

　　大多數(shù)最新的電池充電器設(shè)計(jì)是針對鋰化學(xué)電池。它們包括：鋰離子、鋰聚合物、磷酸鐵鋰，以及相關(guān)的電池類型，比其它商用的可充電電池有更高的體積和重量能量密度。因此它們很適合用于便攜式電源系統(tǒng)，如電動(dòng)汽車;便攜計(jì)算與通信設(shè)備(智能手機(jī)、PDA、平板電腦以及筆記本電腦);軍用計(jì)算機(jī)輔助戰(zhàn)斗系統(tǒng);以及醫(yī)療參數(shù)監(jiān)控器。鎳化學(xué)電池仍在使用中，但正在被鋰化學(xué)電池快速取代。

　　為鋰化學(xué)電池充電要求充電器能同時(shí)控制充電電流和電池電壓。最早的充電器采用的是為電池芯提供CC(恒流)的模式，直到電池電壓上升到“浮充”電壓。一旦電池芯達(dá)到了浮充電壓，充電器的輸出就以CV(恒壓)方式保持這個(gè)浮充電壓值，直到充電電流降到一個(gè)固定的低值。當(dāng)電池降到這個(gè)小電流值時(shí)，充電器關(guān)閉(圖1)。與鎳化學(xué)電池和鉛化學(xué)電池不同的是，鋰化學(xué)電池通常在充電結(jié)束后沒有涓流充電。實(shí)際上，在充電結(jié)束后仍維持小電流會損壞某些鋰電池芯。