基于Microchip pic161777+MCP1631的智能充電器

隨著便攜式可充電應(yīng)用市場的不斷增長，對(duì)獨(dú)特或者定制電池充電器設(shè)計(jì)的需求也在增加。同時(shí)，電池的化學(xué)特性也在不斷提升，需要更靈活的充電方式方法與之適應(yīng)。
現(xiàn)在microchip的pic16F1777+MCP1631就為大家提供一個(gè)解決方案
MCP1631是一款高速PWM控制器，可以提供電流模式，電壓模式供客戶選擇，通過外部的MCU對(duì)其進(jìn)行設(shè)定，可以轉(zhuǎn)換為恒壓，恒流充電方式，可以方便的適應(yīng)不同類型電池的充電曲線。使得充電器在高速充電同時(shí)又能確保電池的壽命與安全

不同電池的充電曲線如下

鎳鎘鎳氫電池的充電曲線

從充電曲線上可以看出，鎳鎘鎳氫電池初始階段采用小電流調(diào)整充電，當(dāng)電池電壓超過0.8V受進(jìn)入快充階段，當(dāng)檢測到溫度快速上升時(shí)候，結(jié)束快充。進(jìn)入恒壓 小電流充電階段。

鋰離子電池充電曲線

鋰離子電池充電開始用小電流調(diào)理充電，當(dāng)電壓達(dá)到2.8V時(shí)候進(jìn)入快速充電，當(dāng)電池溫度開始上升時(shí)刻立即轉(zhuǎn)入恒壓充電。

從充電曲線看，鎳鎘鎳氫電池與鋰離子電池的充電曲線完全不同因此需要在充電開始對(duì)電池類型進(jìn)行判斷，并提供相應(yīng)的充電方式。

在充電器中應(yīng)用到多種開關(guān)穩(wěn)壓的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，降壓，升壓，SEPIC，反激式等。目前常用的是SEPIC其優(yōu)點(diǎn)如下

1. 電容隔離，把輸入輸出隔離開

2. 初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器，平滑輸入電流，減化輸入濾波結(jié)構(gòu)，降低噪聲

3. 低側(cè)單開關(guān)，降低了mosfet驅(qū)動(dòng)以及保護(hù)的電路復(fù)雜性

4. 具有降壓，升壓能力

下圖是一個(gè)SEPIC的轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)圖

多種類型的化學(xué)電池的充電，除了PWM控制器外還需要有MCU的介入，通過把不同類型的充電曲線算法放到MCU內(nèi)，通過MCU對(duì)PWM控制器的設(shè)定，來實(shí)現(xiàn)對(duì)不同電化學(xué)特性的電池進(jìn)行充電管理

PIC16F1777是Microchip公司推出的具有豐富外設(shè)的增強(qiáng)型8bit MCU

1 具有內(nèi)部ADC參考源，有2048,4096兩檔供客戶選擇，方便做對(duì)電池電壓的檢測

2 內(nèi)部具有Op運(yùn)放，可以簡化外部的信號(hào)采集電路

3 具有10bit分辨率的DA輸出，可以對(duì)MCP1631的輸出進(jìn)行精確控制

pic16F1777 負(fù)責(zé)對(duì)化學(xué)電池特性以及電壓進(jìn)行甄別與監(jiān)測。確保充電高效同時(shí)保證電池安全。如果遇到外部異常情況MCU負(fù)責(zé)切斷充電回路同時(shí)發(fā)出警示

MCU的代碼調(diào)試頁如下，Maplab XIDE 是microchp免費(fèi)為大家提供的開發(fā)環(huán)境

pic16F1777的代碼調(diào)試工具，PICKIT3 是一款具有調(diào)試編程功能的便攜工具，還可以提供脫機(jī)下載的編程功能

microchip的pic16F1777+MCP1631智能混充充電器方案的特點(diǎn)如下

1. 方案整體的充電以及保護(hù)的功能比較完善，充電電流控制精度較高

2. 方案具備電池入倉檢測，電池類型識(shí)別，電池性能檢測，快充，標(biāo)充，防止反接等功能

3. 該方案預(yù)留外設(shè)接口，如果加載藍(lán)牙模塊，可以通過手機(jī)了解電池充電的試試狀況，并對(duì)充電器進(jìn)行模式設(shè)置。

4. 該方案擁有四路獨(dú)立的充電電路可以支持不同電池的混充，最大充電電流1.2A，最大充電電流4W，目標(biāo)是單節(jié)鎳鎘鎳氫，鋰電池充電

?場景應(yīng)用圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢

該方案主要依靠microchip公司的pic16F1777的內(nèi)部CIP外設(shè)對(duì)MCP1631進(jìn)行精準(zhǔn)的充電控制，pic16F1777的內(nèi)部CIP，可以通過寄存器配置后，不依賴于MCU的控制，而獨(dú)立運(yùn)行。同時(shí)內(nèi)部具有可調(diào)整的FVR，（AD參考源），DA（10bit）模塊。通過這些模塊可以對(duì)MCP1631的充電工作狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)控制管理，并且每一路的充電管理是相對(duì)獨(dú)立的，因此可以對(duì)不同電池類型進(jìn)行甄別以及充電。同時(shí)對(duì)于充電電流可以通過10bitDA做精準(zhǔn)控制，對(duì)電池的電壓以及溫度做實(shí)時(shí)的精確測量，防止電池出現(xiàn)過沖，發(fā)熱

?方案規(guī)格

1 系統(tǒng)供電電壓范圍16V-5V

2 系統(tǒng)最大充電電流1.2A

3 每一路充電電路相對(duì)獨(dú)立，可以做空倉以及電池類型檢測

4 每一路充電電路都有電流以及溫度，電壓檢測，保護(hù)充電電池的安全

5 系統(tǒng)預(yù)留外部接口，根據(jù)需求可以外擴(kuò)藍(lán)牙模塊