使用鋰離子技術(shù)實(shí)現電池充電器

　　通過(guò)控制串聯(lián)導通晶體管Q1的偏置實(shí)現對充電電流的控制?？墒褂脭的＾D換器(ADC)或脈寬調制器(PWM)配合外部RC低通濾波器來(lái)控制偏置。線(xiàn)性方法適用于充電電流(<1A)較低的情況，因為串聯(lián)導通元件會(huì )面臨功率消耗問(wèn)題。

　　開(kāi)關(guān)拓撲結構本身具有低功耗的優(yōu)勢，能實(shí)現較高的充電電流?；陂_(kāi)關(guān)降壓調節器的充電器如圖4所示。

　　圖4：開(kāi)關(guān)降壓調節器拓撲結構

　　充電電流由驅動(dòng)MOSFET的PWM占空比而設定。

　　電池參數測量電路：反饋信號需要使用ADC進(jìn)行測量，目前大多數微控制器均可提供ADC外設。在圖3和圖4中，我們看到了如何獲取電池電壓和電流反饋。然而，這些差分信號需要差分ADC進(jìn)行測量，而通常在微控制器中采用的是單端ADC。圖4和圖5所示的電路通過(guò)讓微控制器接地和電源接地不同，可方便地加以修改，從而為電壓、電流和溫度等所有3個(gè)參數生成單端信號。

　　圖5：采用單端ADC進(jìn)行測量

　　電池負端可作為微控制器接地，這就讓電壓、溫度和電流反饋可參考微控制器接地，并能進(jìn)行單端ADC測量。對于電流反饋而言，正偏移電壓需要引入，而反饋電壓在電池充電時(shí)將為負。如圖5所示，電阻R3和R4提供了所需的偏移電壓。

　　充電算法：這一行為將結束環(huán)路。CPU讀取ADC以獲取電壓、充電電流和溫度讀數，并根據充電曲線(xiàn)控制PWM占空比。CPU監控ADC結果與控制PWM的速度取決于環(huán)路響應時(shí)間和CPU帶寬消耗二者之間如何平衡。

　　ADC參數和PWM分辨率：ADC分辨率和精確度以及PWM分辨率是在設計電池充電器時(shí)應考慮到的重要參數。ADC分辨率定義了輸入電壓測量的精度(這里是指反饋電壓)。PWM分辨率則定義了改變輸出信號占空比的精度，這進(jìn)而又決定了電流控制電路的輸出電壓。鋰離子電池充電時(shí)，電池電壓需要實(shí)現準確和高精度的控制。當電池電壓接近充滿(mǎn)狀態(tài)時(shí)，這一點(diǎn)就顯得尤為重要?？煽匦匀Q于A(yíng)DC分辨率、測量的準確度以及占空比變化的細粒度。

　　圖5給出了采用賽普拉斯CY8C24x23 PSoC器件實(shí)施的充電器架構示例。微控制器與通用數字和模擬模塊配合使用，可配置為特定的電路功能。舉例來(lái)說(shuō)，持續時(shí)間模擬模塊可用來(lái)實(shí)施可編程增益放大器和比較器。開(kāi)關(guān)電容模擬模塊則有多種不同用途，包括濾波器、數模轉換器(DAC)和模數轉換器(ADC) 等。數字基礎模塊可用來(lái)實(shí)施PWM、計數器、定時(shí)器和緩沖器，而數字通訊模塊則可用來(lái)實(shí)施SPI、UART、IrDA RX和TX等通信接口。此外，該器件還可提供I2C模塊，可用作為主設備或從設備。

　　圖6所示為單節電池充電器應用的器件資源消耗情況，我們看到還有足夠的數字和模擬模塊能夠實(shí)施其它有用的功能，這就為系統提供了更多的集成選項，從而有助于降低系統成本和大小。

　　圖6：采用PSoC 1 (CY8C24x23)的實(shí)施方案