經濟可靠的新型鎳氫_鎳鎘電池快速充電器,Ni-Cd Ni-MH Battery Charger

關鍵字：經濟可靠的新型鎳氫_鎳鎘電池快速充電器

隨著手機、MP3等電子產品對可充電電池的需求飛速拓展，對功能可靠、價格經濟的充電器需求也越來越迫切，而隨著人們不斷的研究和開發，各種新型的充電器也不斷涌現，筆者在此介紹其中一款。

PT8A2704是百利通公司最新推出的一款廉價的鎳鎘、鎳氫電池專用的快速充電控制IC（1小時快速充電）。在IC內部整合了-DV檢測、電池電壓檢測、溫度檢測和保護、以及涓流充電保持等功能，提供了較為完善的充電控制，現簡單介紹一下IC功能：

PT8A2704是一顆整合功能的ASIC，內部包含了一個高性能控制模塊、一個2.0V穩壓器、一個高精度的AD轉換器，以及一些輸入輸出電路等，全部整合于一個8引腳的雙列直插(DIP-8)或貼片式(SOP-8)封裝內。2.0V穩壓器用于需要穩定供電的電路模塊如時鐘振蕩、ADC電路和電池溫度檢測等電路，而內部AD轉換器用于轉換電池溫度、電池電壓等模擬測量數據供控制模塊鑒別電池狀態等。

IC內部功能框圖如下:

圖一

利用這顆IC裝制的鎳氫、鎳鎘電池充電控制器電路如下：

圖二

由R12/ZD1/R13/C8/C7為IC提供電源（IC供電電壓范圍為2.2-3.0V）,R1/C1構成64KHz時鐘振蕩器，為整個電路提供時鐘，LED1用來指示充電狀態（恒流充電期間LED1常亮，涓流充電期間閃爍）。Vee 是內部參考電壓輸出端，2.0±0.05V的穩定輸出電壓除了供內部ADC、時鐘等電路使用之外，還由此引腳輸出供應外部溫度檢測電路和其它有需要的電路。

R10/R11/Q3構成充電電流限制電路，如果充電通路電流增加，則R10上的電壓升高，當它升高至Q3的Vbe時，Q3趨向于導通令Q1的be結趨向于短路，充電電流減少，這樣互相影響至一個電流平衡點，這個平衡點主要取決于R10的電阻值，圖中選取1.2W令到充電電流約600mA左右。

R10/Q1/D2 構成電池的充電回路，提供由充電器至電池的通道，而Q1的通斷由IC通過Q2控制，IC根據電池充電的狀態，控制Q1常通則提供快速的恒流充電，如果電池已充滿，則IC控制Q1以1/10的時間比率間歇導通,實現涓流充電以保持電池在充滿電的狀態。充電過程中由NTC/R2回路檢測電池體的溫度、由R3/R4回路檢測電池的電壓供IC內部判斷電池狀態之用。

鎳氫電池是近年來得到廣泛應用的一種可充電電池，具有容量大、使用壽命長、環保等優點，適合它的充電器更是隨之具有巨大的市場。利用鎳氫電池在充電過程中具有的-DV特性，我們可以可靠的檢測電池是否充滿，而鎳鎘電池除了其區別于鎳氫電池的其它特性之外，在充電過程中同樣具有-DV特性，因此這款充電器同樣可以用于鎳鎘電池的充電控制，典型的充電特性曲線如下圖。

圖三

如圖所示，電池在充電開始時會有一個短暫的電壓虛高，然后在數分鐘之內會快速下滑進入正常的電壓升高過程，因此PT8A2704在剛開始充電的5分鐘內不會檢測電池電壓狀態，以避開這個區間，防止誤檢測-DV，但是在此期間IC同樣會不斷檢測電池溫度，如果溫度超高，同樣會轉換至涓流充電狀態甚至完全關閉充電通路以保護電池。如果充電過程中因某種原因未出現-DV現象,而電池電壓超高令2腳電壓超過1.8V（例如電池未放完電就充），這時IC也會轉入涓流充電狀態，實現最大電壓保護。

隨著充電不斷進行，電池電壓不斷升高，此電壓通過R3/R4網絡分壓后接入IC的2腳，IC內部的ADC不斷將2腳電壓進行AD轉換，當電池充滿后電壓下降令IC檢測到IC2腳上有12mV左右的-DV之后，就由IC控制轉入涓流充電狀態，此時充電電流只有恒流快充狀態的1/10，僅僅用來維持電池的滿充狀態而已。另外因電池在充滿之后電壓會快速升高，因此IC在檢測電池的-DV特性和最大電壓保護的同時,還會不斷檢測電池溫度，如果溫度上升，則緊貼電池體安裝的NTC熱敏電阻阻值下降, NTC與R2的分壓點電壓即IC3腳的電壓升高。選取適當的R2可令當溫度超過40℃時，IC3腳電壓為(0.887*Vee = 0.887*2.0V=1.774V),此時IC控制轉入涓流充電。

如果在涓流充電狀態下電池溫度繼續升高，當升高到IC3腳電壓為(0.897*Vee = 0.897*2.0V=1.794V)時,IC就會完全切斷充電回路，以保護電池免遭過充電損壞。

如果充電持續90分鐘而仍然沒有檢測到上述現象，則IC也會轉入涓流充電，實現最大充電時間保護。綜合上述幾點,PT8A2704在充電過程中同時具備-DV檢測/最大電壓/最大溫度/最大充電時間等完善保護。

上面給出的電路參數適合于給串接的2節鎳氫/鎳鎘電池充電，被充電電池容量最大可達900mAH。如果需要適應更大容量的電池(如新型的1800-2000mAH),只要更換Q1/D2及 R10三個零件以及增加適當散熱片以提供更大電流容量即可。如果外接電源供應器供應的電流有限制，也可以取消R10/R11/Q3構成充電電流限制電路（短接R10），這樣可有效降低電路溫升。

另外實際產品也有很多使用1節電池的。這時只要取消電池檢測回路的R3電阻就行了。此時電池電壓通過R4（僅僅起限流作用）直接接入IC。而另外也有很多產品采用4節/6節/8節甚至12節的電池組，這時也只要在原電路上更改不同的R4阻值就行了。對于4節電池組, R3取100K的話，R4取270K,同樣的6節電池時R4=430K, 8節電池時R4=620K即可。當然，電源輸入也要相應調整才行，對于一節電池的充電，輸入大約3.0-3.5V即可，因充電通道上大約要消耗1.3V的壓降。輸入電壓不要盲目提高，額外提高的輸入壓降其實將消耗在Q1上，降低效率之外還會導致Q1的溫升加劇。詳細原因請自行分析，若需其它詳細資料或樣片請聯絡作者lmtang@21cn.com。