主页（http://www.pttcn.net）：无线设备中的可编程电池充电技术(2) 电池和充电器状态可以通过I2C接口读取。状态包括空闲、预充、快充和充电结束等充电器状态，以及电池没装、过压或欠压、过温和欠温等电池状态。用户也可以通过该二线接口获得三个充电阶段的充电定时器状态。另外，充电控制器经过编程可以自动开始另一个再充电循环，并能通知用户目前的充电循环是否是控制器开始工作后的第一次循环，或控制器开始工作后的充电循环是否已经结束。 一旦电池选定后就可以开始实际的设计工作。本案例选择的是一个满充电压为4.2V、容量为1,000mAh的锂电池。选用USB端口作为充电电源并要求尽可能快地对电池进行充电。为了方便设计，可以运行如图2所示的Windows GUI工具，并通过点击上面的“标准设置”按钮获得需要用户设置的所有参数。
图2：通过Windows GUI可以方便地对充电参数进行编程 为了防止USB端口输出电流超过限值，根据最大充电电流规定，可以将充电电流定为稍小于USB最大输出电流减去电池充电器本身和外围电路偏置电路所需的数十毫安电流。参考GUI工具可以发现450mA是非常理想的充电电流，即使再加上偏置电路的消耗，也不会超过USB端口允许的最大输出电流限定值。充电电流检测电阻选用100mΩ。 虽然充电器电流可以设得再高一点，但要考虑充电器工作电流和其它外围支持电路(如上拉电阻和可视LED指示器)的电流消耗，必须留有余量以确保USB端口最大输出电流不被超过。在完成完整的充电曲线后，将预充和终止电流分别设在100mA和25mA。同时选择100uA/10k的热敏电阻以增加热保护功能，浮充和预充到快充的门限分别设为4.2V和3.0V。 下一步选择开关电感和大容量输出电容。电感的选择标准是在所选的1.25MHz开关频率上来处理20%~25%的纹波电流。L的数值根据下式进行粗略的计算：
根据计算结果，可选用15uH的电感。具有低等效串联电阻的陶瓷电容是大容量电容的理想选择。可以选择等效串联电阻为8mΩ的10uF电容，这种电容性价比高，其容量足够用来滤波纹波电压，而该纹波电压为流经电感器的纹波电流和等效串联电阻的乘积。在输入端增加一个大容量电容和一个旁路电容、为充电器偏置引脚增加一对旁路电路即可完成整个设计。 USB标准规定了输入大电容的值，原则上是USB端口电压在热插拨时下降幅度不允许超过规定值。充电器偏置电容用来维持内部电压参考和模拟电路的完整性。增加一个500mA、10V的肖特基飞轮二极管，并使用简单的RC与充电器互导放大器组合对开关电路进行频率补偿，从而进一步稳定工作状态。 利用二线串行数据接口并在低级别微处理器的帮助下，充电器可以极大地扩展它的用途。当电池供应商发生变化时，可以通过串行接口重新定义充电曲线以及目前为止电池维护所需的所有其它参数，不需要更换充电器或改变任何外部元件。切换到图3所示的GUI中的“状态/控制”栏，可以发现大量可以在充电过程中由微处理器读取并作出反应的易失性状态和故障寄存器。
图3：显示充电状态的状态和故障寄存器。命令寄存器开始/终止充电 充电过程可以如图所示那样开始或结束。还有其它一些操作，包括将充电器切换到USB集线器工作模式，此时工作电流为100mA。图4给出了带二线串行接口的电池充电器的完整原理图。
图4：用户可编程USB供电的开关模式锂电充电器原理图 技术创新又一次获得成功，因为用于增强PC功能的那些器件现在可以用作许多种手持设备的电池充电源。USB端口通信能力也进一步提升了充电器的性能，使充电器从最初的独立型充电器发展成智能的只需附带一根价格低廉的USB线缆的全功能扩展充电平台。 现在仍然是家庭中常见设备的笨重的交流适配器，将变成电池供电设备的可选附属设备，而将主导地位让位于更受欢迎的USB充电器。 (中国集群通信网 | 责任编辑：陈晓亮) |
