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微處理器控制、寬輸入電壓、SMBus智能電池充電器的實施

作者: 時間:2011-11-09 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

隨著鋰離子化學(xué)在各種電子產(chǎn)品設(shè)計中的使用越來越普遍,為這些充電的創(chuàng)新解決方案變得越來越必不要少。為了獲得最大程度的系統(tǒng)靈活度,我們可以使用充電的各個方面,包括旨在提高充電速率和電池壽命的獨特充電算法。這種方法還能夠允許更高的電池組。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/178427.htm

本文將介紹如何利用一顆一個寬 DC/DC 器的功率級板。這種解決方案可支持高達(dá) 55V 的;5V 到 51V 范圍的電池充電電壓;以及在大多數(shù)情況下高達(dá) 10A 的輸出電流。本文中所討論的硬件和軟件均由 TI 應(yīng)用工作人員開發(fā),并經(jīng)過他們的測試,目的是讓客戶能夠快速地進(jìn)行解決方案原型機制造。

為了易于開發(fā),我們將電池分解為兩個單獨的板:控制器板和DC/DC-轉(zhuǎn)換器功率級板(請參見圖 1)。正負(fù)電池端均連接至功率級板,而系統(tǒng)管理總線 () 通信線則連接至微處理器板。電池將我們想要的充電電壓和電流信息發(fā)送給微處理器,之后將兩個脈寬調(diào)制 (PWM) 信號發(fā)送給DC/DC-轉(zhuǎn)換器功率級板,以設(shè)置實際輸出電壓和電流。

為了能夠使用標(biāo)準(zhǔn)寬電壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器,功率級板設(shè)計有一個特殊的反饋電路(請參見圖 2),以正確地控制電池充電。微處理器遵循的充電序列是,在電池電壓接近其規(guī)定最大電壓以前一直對充電電流進(jìn)行限制。當(dāng)達(dá)到最大電壓時,充電電壓便保持恒定,從而讓充電電流逐漸減少,直到認(rèn)為電池獲得完全充電為止。這時,PWM 輸出信號便關(guān)閉。

初始電流限制充電速率有兩個電流電平。當(dāng)電池過度放電時,在電池電壓達(dá)到某個足夠安全的級別來接受標(biāo)準(zhǔn)充電速率以前,將一直使用很低的充電速率來進(jìn)行充電。


在如圖 2 所示反饋電路中,U3:B 將 PWM-電流基準(zhǔn)電壓 (I_PWM1) 同提供給電池的測量電流 (ISNS1) 進(jìn)行對比。如果 PWM 基準(zhǔn)電壓高于測量電流,則放大器輸出為高。如果基準(zhǔn)電壓較低,則放大器輸出為低。

一個電阻分壓器(R30 和 R34)用于測量 U3:A 的 VBATT1 輸入端的輸出電壓。我們將該電壓同PWM-輸出基準(zhǔn)電壓 (V_PWM1) 進(jìn)行對比。如果該基準(zhǔn)電壓更高,則放大器輸出為高。如果基準(zhǔn)電壓更低,則放大器輸出為低。最大輸出電壓可由如下方程式表示:

1.jpg

圖 1 寬輸入電壓電池的高級系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.jpg


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