如何設(shè)計離線鋰電池充電器

; 當(dāng)通過減少PWM 占空比來縮短開關(guān)“通”時間時，平均電壓減少。相反，當(dāng)通過增加PWM 占空比來延長開關(guān)“斷”時間時，平均電壓增加。故通過控制PWM 占空比來使MCU 調(diào)整充電電壓(或電流)可達到所需的輸出值。在討論設(shè)計細節(jié)以前，需先討論與電感及電容有關(guān)的兩個要點：

1．電感大小

不難看出，確定降壓轉(zhuǎn)換器電感的大小是達到合適充電電壓及電流的關(guān)鍵。電感大小也與成本有關(guān)。電感容量可用公式1 來計算：公式1 其中：Vi：輸入至開關(guān)的充電器電壓；Vsat：開關(guān)“通”時開關(guān)的電壓損失；Vo：電壓輸出；T：PWM 周期；DutyCycle：PWM 占空比；Io：電流輸出(亦即恒定電流充電)。公式1 顯示PWM 的開關(guān)頻率越高(亦即開關(guān)周期T 越小)，則所需的電感越小，這有助于減少器件成本。

2．電容大小

nbs本設(shè)計基于飛利浦P89LPC916 型MCU，其整體設(shè)計思想是，通過先用恒定電流充電、然后再用恒定電壓充電來實現(xiàn)盡可能快的充電。MCU還控制用于指示充電器工作狀態(tài)的 LED。

1．精密電源

VDD 需采用精密電壓源，因為此電壓被用作DA-DA 轉(zhuǎn)換器的電壓參考。低壓降(LDO)調(diào)整器為該電壓源的最佳選擇，且本設(shè)計采用3 端LDO LM1117 來為VDD 提供精密3.31 V 電源。

2 PMW輸出解決方案

Timer0(定時器0)的一個通道用來產(chǎn)生控制降壓轉(zhuǎn)換器開關(guān)的PWM 信號。由于LPC916 帶有其自己的片上RC 振蕩器，故充電更加穩(wěn)定而有效--尤其在電壓控制工作模式下。所需的PWM 頻率僅大約為14kHz，故能很好地控制在片上振蕩器的頻率范圍內(nèi)?？赏ㄟ^改變降壓轉(zhuǎn)換器的“開”時間來調(diào)整PWM 占空比。

系統(tǒng)設(shè)計

圖2為鋰電池充電器系統(tǒng)組成框圖。其中PWM 輸出控制充電開關(guān)，且其占空比可根據(jù)需要用充電電壓及電流的反饋來調(diào)整。LPC916 的8 位片上高速A/D 轉(zhuǎn)換器提供了監(jiān)視充電電壓所需的高精度。避免鋰離子應(yīng)用中的過充電非常重要，因為將充電保持在其最大值以內(nèi)可延長電池的使用壽命。表1 為該電路的輸入/輸出參數(shù)規(guī)格。