2.5信号调理电路的设计
为了使TP8002可对高于8.4V的电池进行恒流充电,并可调节充电电流,在TP8002的BAT和SENSE端与采样电阻之间加入一级信号调理电路。该电路的主要功能是对采样电阻两端的信号进行运算,针对不同化学性质的电池,将相应的信号送给TP8002.该信号调理电路如图3所示。
图3信号调理电路的功能图
这里定义采样电阻两端的电压值是VBAT和Vsense,那么充电电流在采样电阻上的压降VRS为VRS=Vsense-VBAT,该信号为减法器的输出。设乘法器的乘系数为K,那么乘法器的输出为KVRS.对于锂子电池,二选一开关将选通电池电压VBAT;对于镍镉电池,二选一开关将选通7V 恒定电压。这里设二选一模拟开关的输出为V1,那么加法器的输出Vs应为Vs=KVRS+V1,这样一来,送到TP8002的BAT和SENSE两端的电压之差应为KVRS.只要正确控制K值,就可以使充电电流为正常充电电流的1/K.因此,可以通过二选一开关控制电流为恒流充电时的10%或30%.
对于TP8002的BAT端输入值,当开关选通锂离子电池时,BAT的输入即是电池电压。此时,TP8002可以控制整个锂离子的充电过程。不需任何外界的干预。
当开关选通了7V恒定电压后,BAT端的输入恒定为7V,此时,TP8002无法知道电池的真实电压,只认为电池电压为7V.所以,尽管电池电压高于 8.4V,仍会以恒定电流对电池进行充电。在这种情况下,需要微控制器的干预,否则,会造成电池的过充。由于微控制器内部带有ADC,可以监测电池电压的变化。当电池电压达到指定值时,减小充电电流,直至电池充满。这样就可以对9.2V的镍镉电池进行充电了。
2.5脉冲充放电电路的设计
由于TP8002是恒流充电控制芯片,因此,必须使用微控制器控制其充电使能引脚COMP.当需要TP8002输出充电脉冲时,使控制COMP引脚的端口变为高阻态,使COMP引脚自行升至360mV以上时,便有充电电流输出。放电时,必须将COMP引脚拉低,使TP8002关断充电电流。之后,再打开放电电路。微控制器选用PIC16F873,它是一款基于Flash的8位微控制器。内部有定时器、看门狗电路、10位ADC等模块。微控制器以1s为周期对镍镉电池进行脉冲充放电。
3 系统软件设计
充电单元中的微控制器主要负责充电过程的控制和与总控板的通信,系统软件设计程序流程如图4所示。充电单元首先判断是否有电池,如果有电池放入,则判断充放电状态,默认是充电状态,该状态可由总控单元改变。若充电单元处于充电状态,则继续判断电池的化学性质,针对不同的电池采用不同的充电方式。若处于放电状态,则对电池组进行放电,直到电池电压低于阈值电压后,转为充电状态。
图4充电单元主程序流程图
除主程序外,总控单元与充电单元的通信是在中断服务程序中实现的。当充电单元收到总控单元的指令后,进入中断。若指令是查询数据指令,则向总控单元发送需要的数据。若是充电状态设置指令,则依据指令设置充电单元的充电状态。
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