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一種可帶數(shù)據(jù)顯示的鋰電池充電系統(tǒng)的設(shè)計方案

作者: 時間:2014-02-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
0px; word-wrap: break-word; text-indent: 2em; line-height: 24px; color: rgb(62, 62, 62); font-family: Tahoma, Arial, sans-serif; font-size: 14px; text-align: justify; ">TP8002-8.4具有500kHz開關(guān)頻率,是高效電流模式的PWM控制器。通過驅(qū)動一個外部P溝道MOSFET,它可以提供4A的充電電流,而效率可高達(dá)90%。輸出電壓設(shè)置為8.4V,最終浮動電壓并具1%的精度,而充電準(zhǔn)確度為5%。此外,該器件可在9V~22V范圍內(nèi)的多種墻上適配器上運(yùn)行。與遲滯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)充電器相比,TP8002-8.4的快速運(yùn)行頻率與電流模式架構(gòu)使之能夠使用小型電感器和電容器。鋰離子/鎳鎘電池兩用

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/226601.htm


充電單元的總體設(shè)計


從前面對TP8002的分析可知,該芯片是針對鋰離子電池的充電控制器,要實現(xiàn)對鎳鎘電池充電需要解決以下問題:首先,TP8002對電池電壓進(jìn)行監(jiān)測,保證電池電壓不超過8.4V。但對于鎳鎘電池組,充電截止電壓可以達(dá)到9.2V。其次,鎳鎘電池充電即將結(jié)束時,需要對電池進(jìn)行以正常電流30%和 10% 的涓流充電。所以,第二個需要解決的問題是如何控制恒流充電的電流大小。此外,對鎳鎘電池充電應(yīng)使用脈沖充電方式。即以1s為周期,95%的時間用來充電,1%的時間用來放電,其余時間不充電也不放電。最后,如何判斷某一個電池是鋰離子電池還是鎳鎘電池,因為若把鋰離子電池誤判為鎳鎘電池,會使充電電壓高于8.4V,這對鋰離子電池是十分危險的,而將鎳鎘電池誤判為鋰離子電池,則可能造成電池充電不足。因此,必須保證極低的誤判率。


本部分根據(jù)TP8002的工作原理,設(shè)計了既可以對鋰離子電池進(jìn)行恒流-恒壓充電,又可以對鎳鎘電池進(jìn)行脈沖式充電的電路。充電單元的總體功能框圖如圖2 所示。其中,信號調(diào)理電路使充電器既可以對8.4V的,又可以對9.2V的鎳鎘電池充電,同時也起到控制充電電流大小的作用。



一種可帶數(shù)據(jù)顯示的鋰電池充電系統(tǒng)的設(shè)計方案

圖2充電單元的總體功能框圖



利用微控制器控制TP8002的工作狀態(tài),配合放電電路使充電器可以對鎳鎘電池進(jìn)行脈沖方式充電。


微控制器通過一定的通信協(xié)議(HDQ16)與智能電池通信,確定其容量、化學(xué)性質(zhì)等關(guān)鍵參數(shù)。


信號調(diào)理電路的設(shè)計


為了使TP8002可對高于8.4V的電池進(jìn)行恒流充電,并可調(diào)節(jié)充電電流,在TP8002的BAT和SENSE端與采樣電阻之間加入一級信號調(diào)理電路。該電路的主要功能是對采樣電阻兩端的信號進(jìn)行運(yùn)算,針對不同化學(xué)性質(zhì)的電池,將相應(yīng)的信號送給TP8002。該信號調(diào)理電路如圖3所示。



一種可帶數(shù)據(jù)顯示的鋰電池充電系統(tǒng)的設(shè)計方案

圖3信號調(diào)理電路的功能圖



這里定義采樣電阻兩端的電壓值是VBAT和Vsense,那么充電電流在采樣電阻上的壓降VRS為:VRS=Vsense-VBAT,該信號為減法器的輸出。設(shè)乘法器的乘系數(shù)為K,那么乘法器的輸出為KVRS。對于鋰子電池,二選一開關(guān)將選通電池電壓VBAT;對于鎳鎘電池,二選一開關(guān)將選通7V 恒定電壓。這里設(shè)二選一模擬開關(guān)的輸出為V1,那么加法器的輸出Vs應(yīng)為:Vs=KVRS+V1,這樣一來,送到TP8002的BAT和SENSE兩端的電壓之差應(yīng)為KVRS。只要正確控制K值,就可以使充電電流為正常充電電流的1/K。因此,可以通過二選一開關(guān)控制電流為恒流充電時的10%或30%。


對于TP8002的BAT端輸入值,當(dāng)開關(guān)選通鋰離子電池時,BAT的輸入即是電池電壓。此時,TP8002可以控制整個鋰離子的充電過程。不需任何外界的干預(yù)。


當(dāng)開關(guān)選



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