一種可帶數(shù)據(jù)顯示的鋰電池充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
充電單元的總體設(shè)計(jì)
從前面對(duì)TP8002的分析可知，該芯片是針對(duì)鋰離子電池的充電控制器，要實(shí)現(xiàn)對(duì)鎳鎘電池充電需要解決以下問(wèn)題：首先，TP8002對(duì)電池電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證電池電壓不超過(guò)8.4V。但對(duì)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(shí)，需要對(duì)電池進(jìn)行以正常電流30%和 10% 的涓流充電。所以，第二個(gè)需要解決的問(wèn)題是如何控制恒流充電的電流大小。此外，對(duì)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(shí)間用來(lái)充電，1%的時(shí)間用來(lái)放電，其余時(shí)間不充電也不放電。最后，如何判斷某一個(gè)電池是鋰離子電池還是鎳鎘電池，因?yàn)槿舭唁囯x子電池誤判為鎳鎘電池，會(huì)使充電電壓高于8.4V，這對(duì)鋰離子電池是十分危險(xiǎn)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(jì)了既可以對(duì)鋰離子電池進(jìn)行恒流-恒壓充電，又可以對(duì)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(hào)調(diào)理電路使充電器既可以對(duì)8.4V的鋰電池充電，又可以對(duì)9.2V的鎳鎘電池充電，同時(shí)也起到控制充電電流大小的作用。
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(duì)鎳鎘電池進(jìn)行脈沖方式充電。
微控制器通過(guò)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(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)
為了使TP8002可對(duì)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(jí)信號(hào)調(diào)理電路。該電路的主要功能是對(duì)采樣電阻兩端的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，針對(duì)不同化學(xué)性質(zhì)的電池，將相應(yīng)的信號(hào)送給TP8002。該信號(hào)調(diào)理電路如圖3所示。
圖3信號(hào)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(hào)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(duì)于鋰子電池，二選一開(kāi)關(guān)將選通電池電壓VBAT;對(duì)于鎳鎘電池，二選一開(kāi)關(guān)將選通7V 恒定電壓。這里設(shè)二選一模擬開(kāi)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(lái)，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(guò)二選一開(kāi)關(guān)控制電流為恒流充電時(shí)的10%或30%。
對(duì)于TP8002的BAT端輸入值，當(dāng)開(kāi)關(guān)選通鋰離子電池時(shí)，BAT的輸入即是電池電壓。此時(shí)，TP8002可以控制整個(gè)鋰離子的充電過(guò)程。不需任何外界的干預(yù)。
當(dāng)開(kāi)關(guān)選
評(píng)論