應用于各種類型電池的充電系統(tǒng)

要確定電池狀態(tài)，就要進行電壓、電流、溫度的測量，把他們通過復用器輸入微控制器中的ADC。根據(jù)這些值，在固件中確定狀態(tài)，充電電流通過改變PWM占空比來控制。PWM輸出連接到SEPIC變換器（其控制流進電池的電流）里的MOSFET門。這些步驟關系到CPU，因此有些延遲。不同的電池，特別是鋰電池，對于過充電非常敏感，在高電壓下可能變得非常不穩(wěn)定。要額外增加過電壓和過電流保護，硬件保護電路就要增加比較器。這些比較器會關閉充電直到用戶復位或達到一個安全的工作環(huán)境。根據(jù)測量到的參數(shù)值和電池類型，CPU決定電池狀態(tài)和相應的PWM占空比。傳統(tǒng)上，CPU檢測充電曲線所需的條件，可以在代碼中定義為常數(shù)，并可手動修改。例如以下代碼。

當充電曲線需要改變時，BATTERY_PROFILE設置為0或1以在兩種充電曲線之間進行切換。所有狀態(tài)的電壓、電流、溫度限制都保存為常數(shù)，并可以作出相應改變。如果同一電池類型需要不同的電平，需要修改代碼鍵入新參數(shù)。這意味著這種應用的用戶需要注意代碼改變充電曲線和充電器限制。通過使用組件式方法，當開發(fā)人員選擇合適的IP模塊時，可以鍵入?yún)?shù)來改變電池充電器充電曲線。例如，鋰電池和鎳氫電池組件如圖4所示。

圖4：可以為不同電池鍵入?yún)?shù)的GUI使用這些組件，應用工程師可以添加充電器組件到已有的應用中，并設置適當?shù)某潆娗€。所有其他的硬件(比較器，PWM等)和軟件(狀態(tài)機)也都由組件生成。使用可編程結構，例如賽普拉斯的PSoC，通過軟件程序，硬件組件就可編程并實現(xiàn)。這種方法可以用于實現(xiàn)圖3中鋰電池和鎳氫電池的充電器硬件。在項目中增加一個USB部件，電池參數(shù)就可以送到計算機。數(shù)據(jù)繪制實現(xiàn)使用C#軟件工具。其他任何通訊方式和類似工具都可以用來繪制數(shù)據(jù)。電池模擬器可以用來模擬鋰電池和鎳氫電池的實時獲得圖形。得到的圖形如圖5所示。

圖5：鋰電池和鎳氫充電圖形

在電流中看到的噪聲是使用電壓仿真器改變電壓時的開關噪聲。由于使用電壓仿真器，電壓改變特別快，對應電壓的變化，PWM輸出的建立時間和響應就可以看到上面的噪聲結果。在電池中電壓變化是非常緩慢的，從而開關噪聲并不明顯。圖1和圖2鋰電池和鎳氫電池的充電階段可以在圖5中看到。因此可以看出，只需簡單改變SoC固件，就可以使用同樣的硬件實現(xiàn)多種充電器。通過簡單部件，就可以增加充電功能到主要應用中。