智能快速充电器设计.pdf
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智?
能?
快?
速?
充?
电?
器?
设?
计聂汉平?
摘?
要?
介绍了一种由8051单片机和LTC1325构成的智能快速充电器。
该充电器通过软件实现不同的充电过程,能够对多种蓄电池充电,是一种多功能、智能化充电器。
?
关键词?
充电器?
LTC1325?
单片机?
电池1?
引言镍氢电池、锂离子电池、铅酸电池是常见的新型电池,它们具有不同的充电特性和过程,需要配备专门的充电器。
本文介绍一种由集成充电控制器LTC1325构成的智能快速充电器,采用单片机控制充电过程,能根据各类电池的充电特性对电池进行快速充电。
2?
集成充电控制器LTC13252.1?
LTC1325管脚功能定义图2.1?
LTC1325管脚排列图LTC1325是单片CMOS快速充电控制器,它可以对镍镉、镍氢、铅酸和锂离子电池进行充电控制。
内部含有可编程111KHz的PWM恒流源控制器、10位A/D、内部稳压器、放电控制器、可编程电池电压衰减器和串行接口,工作电压为4.516V。
图2.1为LTC1325管脚排列图,各管脚功能定义如下:
LTF(6):
与电池最低允许温度相应的模拟电压设置端。
HTF(8):
与电池最高允许温度相应的模拟电压设置端。
MCV(7):
单体电池最高允许电压设置端。
VIN(12):
通用ADC输入。
TAMB(13):
环境温度输入端,也可作为通用ADC输入。
TBAT(14):
电池温度输入端,如不取样电池温度,该引脚应接REG。
VBAT(15):
电池电压输入。
内部分压器接在VBAT和SENSE之间,把电池组电压变换成单体电池电压。
分压器可按1?
1,1?
2,1?
3,?
1?
15,1?
16来调整。
DIS(16):
放电控制脚。
该脚为高电平时,外接晶体管导通,电池通过放电电阻和晶体管放电。
PGATE(17):
MOSFET驱动器输出。
输出信号在地电位与VDD之间变化。
CLK(5):
串行接口时钟。
CS(4):
片选信号。
DOUT
(2):
TTL电平串行数据输出。
DOUT和DIN接在一起时,它和CLK、CS组成3线接口,两脚不接在一起时,组成4线接口,在CLK下降沿传送数据。
DIN(3):
TTL电平串行数据输入。
在CLK上升沿将数据锁存在芯片中。
FILTER(10):
接外部滤波电容器。
REG
(1):
内部稳压器输出端。
可提供不受温度影响的+3.072V基准电压。
VDD(18):
电源端,接4.516V电压。
GND(9):
接地端。
2.2?
充电控制器LTC1325工作原理指令通过串行接口送入芯片,ADC对参数进行测量,产生10位读数和芯片状态字,送外部微处理器。
外部微处理器根据返回的参数和状态,发出指令使LTC1325进入相应的五种工作方式:
电源关断、空闲、放电、充电和电量测量方式。
图2.2为LTC1325指令字,总长22位,包括控制LTC1325的全部信息。
电源接通时,所有位自动清零。
?
4?
黑龙江电子技术?
1999年第8期STARTMOD0MOD1DIFFSGLMSBFDS0DS1DS2DIV0DIV1DIV2DIV3PSDR0DR1DR2FSCLRTO0TO1TO2VR0VR1图2.2?
LTC1325指令字START:
起始位,CS变为低电平后,接收的第一个?
1?
就是起始位。
MOD0和MOD1:
方式控制位,MOD1、MOD0=00,01,10,11时,分别进入空闲、放电、充电或电量检测方式。
SGL/DIFF:
为0时,ADC的输入信号为对地单端信号;否则,为对取样电阻的差分输入信号。
MSBF:
为1时,ADC测量数据读出顺序按MSB先出格式;反之,为LSB先出格式。
DS0DS2:
ADC输入端信号的选择端。
表2.1?
ADC输入信号选择DS2DS1DS0说?
明000电量检测输出001TBAT脚010TAMB脚011单体电池电压100VIN脚DIV0DIV3:
电池分压比选择位。
DIV3DIV0=00001111时,分压比分别为11?
16。
PS:
电源关断位。
其为1时,处于电源关断工作方式;为0时,处于其它工作方式。
DR0DR2:
DR2DR0=000100时,对应的充电回路的占空比分别为1?
16、1?
8、1?
4、1?
2、1。
VR0、VR1:
用于选择充电回路的基准电压。
BATPBATRFMCVFEDVFHTFFLTFTOUTFS状态字表示测得的各种参数和充电器所处的状态,总长8位,如上所示。
BATP:
电池接入时置1。
BATR:
电池反接或短路时置1。
FMCV:
单体电池电压超过MCV脚预置电压时置1。
FEDV:
单体电池电压低于预定的极限值时置1。
FHTF:
电池温度过高时置1。
FLTF:
电池温度过低时置1。
TOUT:
当内部定时器时间超过指令设定时间时置1。
FS:
当发生故障时,FS置1。
由指令字FSCLR位清零。
片选信号CS下降沿过后开始数据传输,LTC1325收到第一个?
1?
后,22位输入指令从DIN脚移入,设置LTC1325工作状态。
一个空位以后,DOUT脚输出8个状态位和10个数据位。
数据交换结束时,CS应上升为高电平。
3?
快速智能充电器设计3.1?
硬件电路设计由8051单片机和LTC1325构成的快速智能充电器如图3.1所示。
下面介绍主要元件的选择方法。
图3.1?
充电器电路原理图(下转第22页)?
5?
1999年第8期?
黑龙江电子技术印,最好新建一个打印机图标,并在printersetting选项页各种配置,如是否打印标题、自动走纸等等。
设置结束后,就可以利用Windows强大的编辑软件编辑各类文档,并在网络打印机上输出。
以上介绍了Netware4.11网络打印的基本设置工作,可以看到和Netware3.x相比,变得简单而条理清晰。
笔者希望网络管理人员应从Netware3.x的繁琐的网络打印印象中走出来,重新认识并充分利用Netware4.11的打印功能。
作?
者?
简?
介李光辉:
黑龙江省电子信息中心。
邮编:
150001全?
宁:
哈尔滨市郊农村电气化局。
邮编:
150070吴?
丹:
哈尔滨市铁路电子技术有限公司。
邮编:
150036(收稿日期:
1999?
07?
20)(上接第5页)表3.1?
充电速率和占空比、VDAC的关系VR1VR0规一化VDAC占?
空?
比11/21/41/81/1611111/21/41/81/16101/31/31/61/121/241/48011/51/51/101/201/401/80001/101/101/201/401/801/160取样电阻R8:
LTC1325有5种占空比和4个VDAC设定值。
因此,当取样电阻确定后,有20种充电速率可供选择,如表2.1所示。
表2.1中VR1=1,VR0=1,占空比=1时,充电速率为1C。
实际充电速率可为任何数值,只是表中的各项数值都乘以一个系数。
另外,为了保证电量检测的线性度,取样电阻压降应小于450mV。
电感L1:
应保证在最大充电电流下电感不饱和。
如果L饱和,电流过大会损坏电池或器件。
涓流充电电阻R7:
通常涓流充电速率应在C?
30C?
50之间。
涓流充电电流由下式决定:
ITRK=(VDD-VBAT)/R7热敏电阻RT:
选用10k?
(25?
)热敏电阻,与其串联的电阻R5、R6取7.5k?
电阻。
故障设定电阻:
在选择故障点对应的电压值时应考虑到电池生产厂建议的电池温度和电压极限值,同时,还应考虑REG脚的负载能力(1.6V,VMCV2.8V,0.5VHTF1.3V)。
放电电阻R9:
用来限制放电电流,使之不超过电池允许的放电电流。
放电电流为:
IDIS=VBAT?
(R9+RDSON),RDSON为放电MOSFET的通态电阻。
当需要对高于电压16V的电池组充电时,充电器的直流电源电压必须高于16V。
可在充电电路中增加稳压器、电平转换电路和电压箝拉电路即可满足要求,限于篇幅此处不再赘述。
2.2?
软件设计在某些工作状态下,镍镉、镍氢电池不能放出全部电量,镍镉电池未放完电时存在记忆效应,下次也不能放出全部电量。
为了恢复容量,必须让这些电池进行深度放电。
通常充电流程包括:
充电前放电、快速充电、补足充电、涓流充电。
简单的充电流程如图2.2所示。
图2.2?
LTC1325充电流程图3?
结束语本文介绍的充电器,当电池性能不同而对充电特性有新的要求时,可以通过修改单片机软件方便地实现特殊充电过程。
此外,也可通过编程使充电器具有若干种充电模式,由用户根据要求调用相应的模式。
智能快速充电器具有电路简单、功能强、智能化的特点,是一种易于实现的高性能充电器。
作?
者?
简?
介聂汉平:
现任教于江汉石油学院电信系,主要从事智能控制、计算机控制技术、智能仪表方面的研究工作。
邮编:
434102(收稿日期:
1999?
07?
23)?
22?
黑龙江电子技术?
1999年第8期
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