快速充电路开发

2006-05-07 15:49:38来源: 电子产品世界

随着对便携产品需求的增加,充电电池的应用也越来越广,有许多家公司生产了快速充电控制芯片,如Maxim的Max712、713、846、2003;AD公司的ADP3810、3811;Liner公司LT1505等,但因我们的产品已经定型,无法增加新的控制芯片。我们研制的便携仪器使用可充电电池组(8节NiMH电池串联),采用0.1C充电16小时,充电时间长,使用不便。为方便使用需要增加快速充电功能。在几乎不增加成本的情况下,我们利用原有PIC16C74芯片的AD功能,研制了快速充电器。

PIC16C74是低功耗、高性能、CMOS、8位微处理器,含8级堆栈,多个内部及外部中断源,采用一种先进的RISC结构,与其他同类型8位微处理器相比,可达到2:1的代码压缩如4:1的速度提高。PIC16C74含33个I/O口,3个定时/计数器,串行通信口,同步串行口,8通道高速8位A/D,4KX14ROM,192个字节RAM,看门狗定时器,输出口具有较强驱动能力。

快速充电器原理图见图1。

其中:VAD1正比于电池电压

VAD2正比于充电电流

Change端控制充电电流

DC+,DC-接外接电源

BAT+,GND接电池

CPU通过采集电池电压、充电电流信号,通过Charge端进行充电控制,电池组为8节1.2Ah NiMH电池串联组成。

具体充电方案有3个:

1.限时充电

充电器为DC13V 500mA电源,连续充电3hr后,断开充电电源。经测试,电池组放电容量约为1.15Ah(放电电流约为1A),电池寿命大约可达200次。批量生产时要求器应有较好的一致性。

2.连续充电

在开始充电的2-5分钟内,MOS管断续导通,进行电池预充电,而后MOS管一直处于导通状态(为安全起见可设一最长充电时间)。当电池电压大于12V时,MOS管断续导通,充电到12.8V后结束充电(设一最长充电时间)。经测试,电池组放电容量约为1.2Ah(放电电流约为1A),电池寿命大约可达300次。批量生产时要求充电器有一定的一致性。

3.断续充电

在开始充电的2-5分钟内,MOS管断续导通,进行电池预充电,而后开始快速充电。快速充电过程中,通过控制MOS管的通断,使充电电流小于1.2A,当电池电压上升过快时也应减小充电电流,一旦电池电压不上升后,快速充电即告结束,再经涓流充电一段时间后结束充电。若在1小时内电池电压仍小于8V,则停止充电并报警,此时应检查外接充电电源、充电电路和电池组是否损坏。整个充电过程可根据需要控制在1.5小时至3小时。测试结果见表1。

表1 断续充电测试结果

充电时间(h) 放电容量(Ah) 电池寿命(次)
1.5 1.2 约300
3 1.22 大于300

3个充电方案的比较见表2。

表2 充电方案比较

  方案1 方案2 方案3
充电时间 3 3 1.5-3
放电容量Ah 1.15 1.2 1.2-1.22
电池寿命 较短 较长
占用CPU时间 较少 较多
对外接电流要求 较严 较松
安全性 较差 较好
复杂程度

结语

在具体设计时应根据不同的侧重点选择充电方案。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/control/200605/1644.html
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