本文將介紹如何利用一顆微處理器來控制一個寬輸入電壓DC/DC控制器的功率級板。這種解決方案可支持高達55V的輸入電壓;5V到51V范圍的電池充電電壓;以及在大多數情況下高達10A的輸出電流。本文中所討論的硬件和軟件均由TI應用工作人員開發,并經過他們的測試,目的是讓客戶能夠快速地進行解決方案原型機制造。
為了易于開發,我們將電池充電器分解為兩個單獨的板:微處理器控制器板和DC/DC-轉換器功率級板(請參見圖1)。正負電池端均連接至功率級板,而系統管理總線 (SMBus) 通信線則連接至微處理器板。智能電池將我們想要的充電電壓和電流信息發送給微處理器,之后將兩個脈寬調制 (PWM) 信號發送給DC/DC-轉換器功率級板,以設置實際輸出電壓和電流。
圖1:寬輸入電壓智能電池充電器的高級系統結構圖
為了能夠使用標準寬輸入電壓DC/DC轉換器,功率級板設計有一個特殊的反饋電路(請參見圖2),以正確地控制電池充電。微處理器遵循的充電序列是,在電池電壓接近其規定最大電壓以前一直對充電電流進行限制。當達到最大電壓時,充電電壓便保持恒定,從而讓充電電流逐漸減少,直到認為電池獲得完全充電為止。這時,PWM輸出信號便關閉。
圖2:正確對電池充電的恒流/電壓-反饋電路
初始電流限制充電速率有兩個電流電平。當電池過度放電時,在電池電壓達到某個足夠安全的級別來接受標準充電速率以前,將一直使用很低的充電速率來進行充電。
在如圖2所示反饋電路中,U3:B將PWM-電流基準電壓 (I_PWM1)同提供給電池的測量電流(ISNS1)進行對比。如果PWM基準電壓高于測量電流,則放大器輸出為高。如果基準電壓較低,則放大器輸出為低。
一個電阻分壓器(R30和R34)用于測量U3:A的VBATT1輸入端的輸出電壓。我們將該電壓同PWM-輸出基準電壓(V_PWM1)進行對比。如果該基準電壓更高,則放大器輸出為高。如果基準電壓更低,則放大器輸出為低。最大輸出電壓可由如下方程式表示: