微處理器控制、寬輸入電壓、SMBus 智能電池充電器的實(shí)施

若想提高解決方案的安全性，功率級板上還要有過(guò)電壓狀態(tài)（高達100V）和反向電壓連接（其正負極被交換）的保護電路。圖 3 顯示了這種電路。

輸入電壓反接時(shí)，反向電壓保護由 MOSFETs Q7 和 Q9 以及 D2 來(lái)提供。這樣便不允許對系統施加負電壓。輸入過(guò)電壓保護由 MOSFET Q8 和 Q10 提供。齊納二極管 D4，設置電路開(kāi)始鉗位的電壓。一旦超出齊納電壓，FET 的柵-源電壓便開(kāi)始下降。這使FET工作在線(xiàn)性區域，并讓微處理器繼續得到供電。與此同時(shí)，DC/DC轉換器關(guān)閉，而信號SD1和SD2被拉至接地。

軟件實(shí)施與硬件實(shí)施同等重要。簡(jiǎn)要軟件流程圖已顯示在圖 4 中。微處理器通過(guò) SMBus 詢(xún)問(wèn)電池，請求其想要的充電電壓和電流。在確認這些值以后，它便設置兩個(gè) PWM 輸出，以對到達電池的輸出電壓和電流進(jìn)行調節。如果在任何時(shí)候，電池發(fā)布了一條充電警告，則 PWM 輸出關(guān)閉。另外，一旦電池的充電狀態(tài)達到 100% 或者設置的完全充電位，則 PWM 輸出關(guān)閉。

電池充電期間，安全是最重要的問(wèn)題。所有解決方案都應該有數個(gè)保護層。第一個(gè)保護層是具有內部保護 MOSFET 的智能電池本身。在充電期間，微處理器應定期（每隔 2 秒鐘較好）與電池通信，對“電池狀態(tài)”寄存器中的所有安全標志進(jìn)行監控。要求響應的一些標志位包括過(guò)充電警告 (OCA)、終止充電警告 (TCA)、超高溫警告 (OTA)，以及完全充電 (FC) 狀態(tài)。微處理器的板上模數轉換器，可用作過(guò)電壓或者過(guò)電流事件的二次檢查。

結論

通過(guò)將一顆微處理器與一個(gè)寬輸入電壓 DC/DC 控制器配合使用，我們可以設計出一種完全可編程、寬輸入電壓電池充電器。本文為你介紹了一種解決方案，其使用 TI 的低功耗 MSP430F5510 微處理器，配合 TPS40170 DC/DC 控制器，構建起一種能夠支持高達 55V 輸入電壓的結構。文章描述了一種 TI 應用工作人員為實(shí)施正確電池充電而開(kāi)發(fā)的特殊反饋網(wǎng)絡(luò )。另外，我們還討論了一種用于過(guò)電壓保護和反向電壓保護的新穎解決方案。通過(guò) SMBus 通信協(xié)議與智能電池進(jìn)行通信所需的軟件，可通過(guò)“參考文獻1”（一份應用報告）中的鏈接下載到。SMBus 智能電池充電器的相關(guān)詳情，也可在“參考文獻 1”中找到。

參考文獻

1、《應用報告》的“使用MSP430? MCU和bq電量計之間SMBus通信接口的寬輸入電壓電池充電器”，作者：Abhishek A. Joshi和Keith J. Keller