基于Microchip pic161777+MCP1631的智能充電器

隨著(zhù)便攜式可充電應用市場(chǎng)的不斷增長(cháng)，對獨特或者定制電池充電器設計的需求也在增加。同時(shí)，電池的化學(xué)特性也在不斷提升，需要更靈活的充電方式方法與之適應。
現在microchip的pic16F1777+MCP1631就為大家提供一個(gè)解決方案
MCP1631是一款高速PWM控制器，可以提供電流模式，電壓模式供客戶(hù)選擇，通過(guò)外部的MCU對其進(jìn)行設定，可以轉換為恒壓，恒流充電方式，可以方便的適應不同類(lèi)型電池的充電曲線(xiàn)。使得充電器在高速充電同時(shí)又能確保電池的壽命與安全

不同電池的充電曲線(xiàn)如下

鎳鎘鎳氫電池的充電曲線(xiàn)

從充電曲線(xiàn)上可以看出，鎳鎘鎳氫電池初始階段采用小電流調整充電，當電池電壓超過(guò)0.8V受進(jìn)入快充階段，當檢測到溫度快速上升時(shí)候，結束快充。進(jìn)入恒壓 小電流充電階段。

鋰離子電池充電曲線(xiàn)

鋰離子電池充電開(kāi)始用小電流調理充電，當電壓達到2.8V時(shí)候進(jìn)入快速充電，當電池溫度開(kāi)始上升時(shí)刻立即轉入恒壓充電。

從充電曲線(xiàn)看，鎳鎘鎳氫電池與鋰離子電池的充電曲線(xiàn)完全不同因此需要在充電開(kāi)始對電池類(lèi)型進(jìn)行判斷，并提供相應的充電方式。

在充電器中應用到多種開(kāi)關(guān)穩壓的拓撲結構，降壓，升壓，SEPIC，反激式等。目前常用的是SEPIC其優(yōu)點(diǎn)如下

1. 電容隔離，把輸入輸出隔離開(kāi)

2. 初級電感轉換器，平滑輸入電流，減化輸入濾波結構，降低噪聲

3. 低側單開(kāi)關(guān)，降低了mosfet驅動(dòng)以及保護的電路復雜性

4. 具有降壓，升壓能力

下圖是一個(gè)SEPIC的轉換器結構圖

多種類(lèi)型的化學(xué)電池的充電，除了PWM控制器外還需要有MCU的介入，通過(guò)把不同類(lèi)型的充電曲線(xiàn)算法放到MCU內，通過(guò)MCU對PWM控制器的設定，來(lái)實(shí)現對不同電化學(xué)特性的電池進(jìn)行充電管理

PIC16F1777是Microchip公司推出的具有豐富外設的增強型8bit MCU

1 具有內部ADC參考源，有2048,4096兩檔供客戶(hù)選擇，方便做對電池電壓的檢測

2 內部具有Op運放，可以簡(jiǎn)化外部的信號采集電路

3 具有10bit分辨率的DA輸出，可以對MCP1631的輸出進(jìn)行精確控制

pic16F1777 負責對化學(xué)電池特性以及電壓進(jìn)行甄別與監測。確保充電高效同時(shí)保證電池安全。如果遇到外部異常情況MCU負責切斷充電回路同時(shí)發(fā)出警示

MCU的代碼調試頁(yè)如下，Maplab XIDE 是microchp免費為大家提供的開(kāi)發(fā)環(huán)境

pic16F1777的代碼調試工具，PICKIT3 是一款具有調試編程功能的便攜工具，還可以提供脫機下載的編程功能

microchip的pic16F1777+MCP1631智能混充充電器方案的特點(diǎn)如下

1. 方案整體的充電以及保護的功能比較完善，充電電流控制精度較高

2. 方案具備電池入倉檢測，電池類(lèi)型識別，電池性能檢測，快充，標充，防止反接等功能

3. 該方案預留外設接口，如果加載藍牙模塊，可以通過(guò)手機了解電池充電的試試狀況，并對充電器進(jìn)行模式設置。

4. 該方案擁有四路獨立的充電電路可以支持不同電池的混充，最大充電電流1.2A，最大充電電流4W，目標是單節鎳鎘鎳氫，鋰電池充電

?場(chǎng)景應用圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢

該方案主要依靠microchip公司的pic16F1777的內部CIP外設對MCP1631進(jìn)行精準的充電控制，pic16F1777的內部CIP，可以通過(guò)寄存器配置后，不依賴(lài)于MCU的控制，而獨立運行。同時(shí)內部具有可調整的FVR，（AD參考源），DA（10bit）模塊。通過(guò)這些模塊可以對MCP1631的充電工作狀態(tài)進(jìn)行精準控制管理，并且每一路的充電管理是相對獨立的，因此可以對不同電池類(lèi)型進(jìn)行甄別以及充電。同時(shí)對于充電電流可以通過(guò)10bitDA做精準控制，對電池的電壓以及溫度做實(shí)時(shí)的精確測量，防止電池出現過(guò)沖，發(fā)熱

?方案規格

1 系統供電電壓范圍16V-5V

2 系統最大充電電流1.2A

3 每一路充電電路相對獨立，可以做空倉以及電池類(lèi)型檢測

4 每一路充電電路都有電流以及溫度，電壓檢測，保護充電電池的安全

5 系統預留外部接口，根據需求可以外擴藍牙模塊