精品文檔-下載后可編輯MAX712在鎳鎘電池快速充電器中的應(yīng)用-設(shè)計應(yīng)用

摘要：介紹了一種新型鎳鎘電池快速充電器專用集成電路MAX712的原理，并給出了使用該芯

片所構(gòu)成的鎳鎘電池快速充電器的實際應(yīng)用電路。

關(guān)鍵詞：MAX712鎳鎘電池快速充電涓流充電

鎳鎘電池屬堿性電池的一種，它體積小、容量大、輸出電壓平穩(wěn)、堅固耐用，已被廣泛應(yīng)用于計算機及通信領(lǐng)域。對鎳鎘電池充電有兩種方法：一是快速充電，即在盡量短的時間內(nèi)用恒定的大電流將電池充足電；另一種是涓流充電，就是長時間用小電流對處于備用狀態(tài)的電池進行充電，以補償其因自行放電而造成的能量損失，使之總保持電量充足的狀態(tài)。

MAX712是MAXIM公司生產(chǎn)的鎳鎘電池快速充電器專用集成電路具有多種可編程功能，可實現(xiàn)充電過程自動化，充電時間短、效率高，使用方便靈活。

1MAX712的結(jié)構(gòu)與性能特點

1.1MAX712的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖1是MAX712的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，

主要包括：定時器、電壓斜率檢測器(內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換器)、+5V并聯(lián)式穩(wěn)壓器、上電復(fù)位電路(R1、C0反相器F)、控制邏輯、電流和電壓調(diào)節(jié)器(內(nèi)含電流比較器和電壓比較器)、電池電壓比較器、溫度比較器(過溫度比較器、欠溫度比較器)、2.0V基準電壓源、N溝道MOS場效應(yīng)管。

1.2引腳功能

MAX712采用DIP16封裝，各管腳功能如下：

BATT+、BATT接鎳鎘電池的正、負端；

V+--內(nèi)部+5V并聯(lián)穩(wěn)壓器的引出端，該端相對于BATT-為+5V，電源電流值為5mA；

VLIMIT--用于設(shè)定BATT+~BATT-之間的電池電壓EM。設(shè)電池個數(shù)為N，此端接V+時，EM=1.65N，單位為V；接Vref端時，EM=VLIMIT×N，單位為V，并且VLIMIT應(yīng)小于+2.5V；

Vref--內(nèi)部2.0V基準電壓源的輸出端，可提供1mA的輸出電流；

PGM0、PGM1--電池電壓比較器輸入端，用于設(shè)置串聯(lián)電池的數(shù)目N；

PGM2、PGM3--內(nèi)部定時器引出端，用于設(shè)定快速充電時間tFAST；

T--由負溫度系數(shù)熱敏電阻Rt檢測到的與溫度成正比的熱敏電壓輸入端TH、TL--分別為過溫度比較器和欠溫度比較器的閾值輸入端

--漏極開路的快速充電邏輯電平輸出端(負邏輯)，外接上拉電阻。在快速充電時此端為低電平；在快速充電結(jié)束或轉(zhuǎn)入涓流充電時此端變成高電平

CC--電流環(huán)路的補償端。在CC與TABB-之間接補償電容

DRV--驅(qū)動外部PNP管的引出端

GND--公共地。

1.3主要特點

1采用零電壓斜率檢測技術(shù)。對1~16節(jié)串聯(lián)的鎳鎘電池，能以C/3~C速率的大電流快速充電，也能以C/16的速率進行涓流充電(鎳鎘電池的額定容量用A·H安時表示，如果某電池額定容量為1A·h若以1A電流充電，充電時間為1h，則稱為1C速率充電)；

2可編程?？梢跃幊淘O(shè)定充電電池數(shù)量(1~16節(jié)電池串聯(lián))、充電時間(22~264min)、涓流充電電流的大小。只需改變相應(yīng)管腳的接法，即可實現(xiàn)編程；

3部電阻可設(shè)定快速充電電流IFAST；

4內(nèi)含電壓斜率檢測器、溫度比較器、定時器。根據(jù)電壓斜率、電池溫度或充電時間的檢測結(jié)果，可判斷電池是否已充好電。一旦充好，就立即從快速充電自動切換到涓流充電，確保電池不受損害；

5靜態(tài)功耗低，充電效率高，不充電時靜態(tài)電流僅為5μA。

2編程方法

2.1電池數(shù)的編程方法

將PGM0、PGM1分別接V+、Vref、BATT-端或開路時，即可對充電電池數(shù)(1~16節(jié))進行編程，見表1。

2.2速充電時間及涓流充電電流的編程方法

將PGM2、PGM3接V+、Vref、BATT-或開路時，可在22~264min之內(nèi)設(shè)定充電時間tFAST，見表2。

PGM3端還設(shè)定了從快速充電切換到涓流充電時，涓流充電電流ITR的大小，見表3。

3鎳鎘電池快速充電器的實現(xiàn)

由MAX712構(gòu)成的鎳鎘電池快速充電器電路如圖2所示。

要利用所示電路對3節(jié)AA型1A·h鎳鎘電池充電，選擇快速充電時間Tfast=90min。查表可知，應(yīng)將PGM0端接V+，PGM1端接Vref；PGM2、PGM3可接Vref。VDC為電源輸入端，它的電壓分3V、4.5V、6V、9V、12V、15V、18V等規(guī)格，輸入電流分150mA、200mA、300mA、450mA、500mＡ、750mA、800mA、1000mA等規(guī)格。在本電路中，VDC=9V，輸入電流為800mA。C1為輸入端濾波電容，R1是限流電阻。設(shè)VDC的電壓為VDCmin，內(nèi)部并聯(lián)式穩(wěn)壓器的電壓為5V，用R1將V+0的電源電流限定為5mA，R1的計算公式為：

R1=

設(shè)IFAST=1A時，VDCmin=6V則R1=200Ω，VDC經(jīng)R1對C2充電；當VC2=V+=+5V時開始快速充電。要求C2≥0.5μF，現(xiàn)取1μF。C3是補償電容，規(guī)定C3≥5000pF，現(xiàn)取0.01μF。VT為2N6109型PNP型功率管，其主要參數(shù)為：VCBO=80V，ICM=7A，PCM=40W，R2是基極偏置電阻。VD是阻塞二極管，可防止DRV端的導(dǎo)通電流影響VT的正常偏置，它選用1N4001型1A/50V的塑封硅整流管。RS為檢測電阻，用來設(shè)定快速充電電流IFAST值。因為BATT-與GND之間的電壓差為0.25V，故RS=0.25/IFAST。當IFAST=1A時，RS=0.25Ω，負溫度系數(shù)的熱敏電阻RT1、RT2采用13A1002型。該電路在快速充電、涓流充電時的充電電流分別為1A、1A/16=62.5mA，充電速率分別為C、C/16。

4MAX712的充電曲線分析

圖3是實測的由MAX712構(gòu)成的鎳鎘電池快速充電器的充電曲線，充電過程分5個階段，見圖3。

通電前，MAX712只從電池上汲取極少的電能，對應(yīng)于階段1，充電電流為μA級。在MAX712接通電源而它的上電復(fù)位信號到來之前，電池處于涓流充電狀態(tài)(階段2)，充電電流為mA級。當復(fù)位信號到來時，只要EM/N＞0.4V(0.4V為欠壓鎖定電壓)，就轉(zhuǎn)入快速恒流充電，此時充電電壓迅速升高而充電電流很快保持恒定(階段3)，充電電流為A級。判斷快速充電結(jié)束有兩種方法：(1)根據(jù)電壓斜率判斷。MAX712內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器(量程1.65V，分辨率2.5Mv)在經(jīng)過兩次連續(xù)采樣后得到V1、V2的值，可比較出電池電壓的變化斜率，只要V1=V2，說明斜率為零，就從快速充電切換到涓流充電(階段4)。(2)根據(jù)溫度判斷，如圖4所示。

使用兩只負溫度系數(shù)的熱敏電阻，其中RT1與被充電電池表面相接觸，以檢測電池是否超過溫度上限TH，RT2用于感知環(huán)境溫度。當T＞TH時溫度比較器翻轉(zhuǎn)，快速充電結(jié)束。關(guān)斷電源后進入階段5，充電電流又降到零。

使用MAX712實際設(shè)計的鎳鎘電池快速充電器充電時間短、充電效率高，克服了普通鎳鎘電池充電器功能單一、充電電流無法調(diào)整、充電時間長且效率低的缺點，取得了良好的使用效果。

參考文獻

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