|
随着手机、MP3等电子产品对可充电电池的需求飞速拓展，对功能可靠、价格经济的充电器需求也越来越迫切，而随着人们不断的研究和开发，各种新型的充电器也不断涌现，笔者在此介绍其中一款。
PT8A2704是百利通公司最新推出的一款廉价的镍镉、镍氢电池专用的快速充电控制IC（1小时快速充电）。在IC内部整合了-DV检测、电池电压检测、温度检测和保护、以及涓流充电保持等功能，提供了较为完善的充电控制，现简单介绍一下IC功能：
PT8A2704是一颗整合功能的ASIC，内部包含了一个高性能控制模块、一个2.0V稳压器、一个高精度的AD转换器，以及一些输入输出电路等，全部整合于一个8引脚的双列直插(DIP-8)或贴片式(SOP-8)封装内。2.0V稳压器用于需要稳定供电的电路模块如时钟振荡、ADC电路和电池温度检测等电路，而内部AD转换器用于转换电池温度、电池电压等模拟测量数据供控制模块鉴别电池状态等。
IC内部功能框图如下:
图一
利用这颗IC装制的镍氢、镍镉电池充电控制器电路如下：
图二
由R12/ZD1/R13/C8/C7为IC提供电源（IC供电电压范围为2.2-3.0V）,R1/C1构成64KHz时钟振荡器，为整个电路提供时钟，LED1用来指示充电状态（恒流充电期间LED1常亮，涓流充电期间闪烁）。Vee 是内部参考电压输出端，2.0±0.05V的稳定输出电压除了供内部ADC、时钟等电路使用之外，还由此引脚输出供应外部温度检测电路和其它有需要的电路。
R10/R11/Q3构成充电电流限制电路，如果充电通路电流增加，则R10上的电压升高，当它升高至Q3的Vbe时，Q3趋向于导通令Q1的be结趋向于短路，充电电流减少，这样互相影响至一个电流平衡点，这个平衡点主要取决于R10的电阻值，图中选取1.2W令到充电电流约600mA左右。
R10/Q1/D2 构成电池的充电回路，提供由充电器至电池的通道，而Q1的通断由IC通过Q2控制，IC根据电池充电的状态，控制Q1常通则提供快速的恒流充电，如果电池已充满，则IC控制Q1以1/10的时间比率间歇导通,实现涓流充电以保持电池在充满电的状态。充电过程中由NTC/R2回路检测电池体的温度、由R3/R4回路检测电池的电压供IC内部判断电池状态之用。
镍氢电池是近年来得到广泛应用的一种可充电电池，具有容量大、使用寿命长、环保等优点，适合它的充电器更是随之具有巨大的市场。利用镍氢电池在充电过程中具有的-DV特性，我们可以可靠的检测电池是否充满，而镍镉电池除了其区别于镍氢电池的其它特性之外，在充电过程中同样具有-DV特性，因此这款充电器同样可以用于镍镉电池的充电控制，典型的充电特性曲线如下图。
图三
如图所示，电池在充电开始时会有一个短暂的电压虚高，然后在数分钟之内会快速下滑进入正常的电压升高过程，因此PT8A2704在刚开始充电的5分钟内不会检测电池电压状态，以避开这个区间，防止误检测-DV，但是在此期间IC同样会不断检测电池温度，如果温度超高，同样会转换至涓流充电状态甚至完全关闭充电通路以保护电池。如果充电过程中因某种原因未出现-DV现象,而电池电压超高令2脚电压超过1.8V（例如电池未放完电就充），这时IC也会转入涓流充电状态，实现最大电压保护。
随着充电不断进行，电池电压不断升高，此电压通过R3/R4网络分压后接入IC的2脚，IC内部的ADC不断将2脚电压进行AD转换，当电池充满后电压下降令IC检测到IC2脚上有12mV左右的-DV之后，就由IC控制转入涓流充电状态，此时充电电流只有恒流快充状态的1/10，仅仅用来维持电池的满充状态而已。另外因电池在充满之后电压会快速升高，因此IC在检测电池的-DV特性和最大电压保护的同时,还会不断检测电池温度，如果温度上升，则紧贴电池体安装的NTC热敏电阻阻值下降, NTC与R2的分压点电压即IC3脚的电压升高。选取适当的R2可令当温度超过40℃时，IC3脚电压为(0.887*Vee = 0.887*2.0V=1.774V),此时IC控制转入涓流充电。
如果在涓流充电状态下电池温度继续升高，当升高到IC3脚电压为(0.897*Vee = 0.897*2.0V=1.794V)时,IC就会完全切断充电回路，以保护电池免遭过充电损坏。
如果充电持续90分钟而仍然没有检测到上述现象，则IC也会转入涓流充电，实现最大充电时间保护。综合上述几点,PT8A2704在充电过程中同时具备-DV检测/最大电压/最大温度/最大充电时间等完善保护。
上面给出的电路参数适合于给串接的2节镍氢/镍镉电池充电，被充电电池容量最大可达900mAH。如果需要适应更大容量的电池(如新型的1800-2000mAH),只要更换Q1/D2及 R10三个零件以及增加适当散热片以提供更大电流容量即可。如果外接电源供应器供应的电流有限制，也可以取消R10/R11/Q3构成充电电流限制电路（短接R10），这样可有效降低电路温升。
另外实际产品也有很多使用1节电池的。这时只要取消电池检测回路的R3电阻就行了。此时电池电压通过R4（仅仅起限流作用）直接接入IC。而另外也有很多产品采用4节/6节/8节甚至12节的电池组，这时也只要在原电路上更改不同的R4阻值就行了。对于4节电池组, R3取100K的话，R4取270K,同样的6节电池时R4=430K, 8节电池时R4=620K即可。当然，电源输入也要相应调整才行，对于一节电池的充电，输入大约3.0-3.5V即可，因充电通道上大约要消耗1.3V的压降。输入电压不要盲目提高，额外提高的输入压降其实将消耗在Q1上，降低效率之外还会导致Q1的温升加剧。详细原因请自行分析，若需其它详细资料或样片请联络作者lmtang@21cn.com。
|
