基于MAX713的軍用大功率多功能充電器的設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)介

目前，我軍在大量使用著各種型號(hào)、各種類(lèi)別、各種性質(zhì)的蓄電池。由于這些蓄電池參數(shù)（如電壓、容量）和性質(zhì)（如鉛酸、鎳鎘、鎳氫）的差別，使得每一種設(shè)備、儀器都配有一種充電器，而且這些充電器大都體積笨重、不易攜帶，在野戰(zhàn)條件下有時(shí)很難及時(shí)為蓄電池補(bǔ)充能量。本文設(shè)計(jì)的大功率多功能充電器具有體積小、重量輕、充電電壓低、容量范圍廣，適用于多性質(zhì)電池充電等功能。

充電器參數(shù)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的充電器可對(duì)鉛酸、鎳氫、鎳鎘三種電池充放電。充電電流最大為16A，可充6V、12V、24V、30V、36V五檔位的電池，充電容量從10Ah到240Ah，供電電源為AC187V~252V、50Hz，充電器體積為250mm×164mm×90mm，重量為3kg。

圖1 MAX713封裝圖

MAX713的封裝及引腳功能編程描述

MAX713的封裝及引腳功能

1腳VLIMIT：設(shè)置單節(jié)電池最大電壓，電池組（BATT+—BATT－）的最大電壓Em不能超過(guò)VLIMIT×（電池?cái)?shù)量n），且VLIMIT不能超過(guò)2.5V，當(dāng)VLINIT接V+時(shí)，Em=1.65n（V），通常將VLIMIT與VREF連接。

圖2 電池?cái)?shù)量編程

2腳BATT+：電池組正極。

3腳PGM0：可編程引腳。

4腳PGM1：可編程引腳。通過(guò)對(duì)PGM0和PGM1腳電壓的設(shè)定可設(shè)置充電電池的的數(shù)量，從1到16。

5腳THI：溫度比較器的上限電壓。當(dāng)TEMP電壓大上升到THI時(shí)，快速充電結(jié)束。

6腳TLO：溫度比較器的下限電壓。充電初始，當(dāng)TEMP電壓低于TLO時(shí)快速充電被禁止，直到TEMP電壓高于TLO。

7腳TEMP：溫度傳感器輸入。

8腳FASTCHG：快速充電狀態(tài)輸出。

9腳PGM2：可編程引腳。通過(guò)對(duì)PGM2和PGM3腳電壓的設(shè)定可設(shè)置快速充電的最大允許時(shí)間（33min～264min）。

圖3 最大充電時(shí)間的設(shè)定

圖4 充電速率的設(shè)定

10腳PGM3：可編程引腳。除設(shè)定最大允許時(shí)間外，還可設(shè)定快速充電和涓流充電的速率。

11腳CC：恒流補(bǔ)償輸入。

12腳BATT－：電池組負(fù)極

13腳GND：系統(tǒng)地。

14腳DRV：驅(qū)動(dòng)外圍“PNP”。

15腳V+：分路調(diào)節(jié)器。V+對(duì)BATT－電壓為+5V，為芯片提供分路電流（5mA～20mA）。

16腳REF：參考電壓輸出2V。

MAX713引腳編程控制

1. 可充電電池?cái)?shù)量控制

通過(guò)對(duì)可編程引腳3腳PGM0、4腳PGM1進(jìn)行簡(jiǎn)單的電壓配置編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電池支數(shù)的控制，如圖2所示。

2. 電池充滿電判斷

電池充滿電時(shí)，應(yīng)立即切斷充電電路，防止過(guò)充，保護(hù)電池安全。判斷電池充滿電的方法很多，如最高電壓控制、最小電流控制、最高溫度控制等。

MAX713采用電壓負(fù)斜率的方法來(lái)判斷電池充滿電。當(dāng)電池電壓增長(zhǎng)出現(xiàn)負(fù)斜率后，MAX713發(fā)出充滿關(guān)機(jī)信號(hào)，充電器停止充電。電壓負(fù)斜率控制是一種綜合效果較好的電池充滿電判斷方法。即電池充電到達(dá)峰點(diǎn)前，電壓曲線的斜率是正值，到達(dá)峰點(diǎn)后電壓曲線的斜率為負(fù)值。

3. 充電速率、充電時(shí)間控制

通過(guò)對(duì)PGM2和PGM3引腳的編程電壓設(shè)置可設(shè)定電池的充電速率和充電時(shí)間的控制。

圖5 AC/DC/變換電路

軍用大功率多功能充電器的設(shè)計(jì)

充電器由AC/DC/變換、充電控制電路、蓄電池激活電路三部分組成。（見(jiàn)圖5）

AC/DC變換器

它由橋式整流器、全橋逆變器、高頻變壓整流器及PWM發(fā)生器組成，把220V交流電變換成所需要的各種直流充電電壓。

充電控制電路

充電控制電路，由可編程芯片（MAX713）、電壓取樣電路、電流取樣電路等組成。

電壓取樣電路、電流取樣電路將采樣到的充電電壓、電流信號(hào)經(jīng)PID補(bǔ)償電路送誤差放大電路放大后，控制PWM電路和過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)電路。

可編程芯片（MAX713）是充電控制電路的核心器件，在本項(xiàng)目中根據(jù)對(duì)充電電池容量、電壓性質(zhì)的綜合考慮，對(duì)MAX713設(shè)定的最大充電時(shí)間為264分鐘，充電電流為C。MAX713的電路原理圖如圖6所示。


圖6 MAX713充電控制電路圖

蓄電池激活電路

蓄電池放電激活電路，用于對(duì)記憶、鈍化、老化電池進(jìn)行容量恢復(fù)。激活回路采用一個(gè)簡(jiǎn)單的比較運(yùn)放器對(duì)激活電壓、電流進(jìn)行控制。

結(jié)論

綜上所述，本文設(shè)計(jì)的大功率多功能充電器充分利用了集成電路MAX713的控制功能，優(yōu)化了各種電路組合方式。具有體積小、重量輕、充電電池范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。