主頁（http://www.130131.com）：無線設(shè)備中的可編程電池充電技術(shù)(2)

電池和充電器狀態(tài)可以通過I2C接口讀取。狀態(tài)包括空閑、預(yù)充、快充和充電結(jié)束等充電器狀態(tài)，以及電池沒裝、過壓或欠壓、過溫和欠溫等電池狀態(tài)。用戶也可以通過該二線接口獲得三個充電階段的充電定時器狀態(tài)。另外，充電控制器經(jīng)過編程可以自動開始另一個再充電循環(huán)，并能通知用戶目前的充電循環(huán)是否是控制器開始工作后的第一次循環(huán)，或控制器開始工作后的充電循環(huán)是否已經(jīng)結(jié)束。

一旦電池選定后就可以開始實際的設(shè)計工作。本案例選擇的是一個滿充電壓為4.2V、容量為1,000mAh的鋰電池。選用USB端口作為充電電源并要求盡可能快地對電池進行充電。為了方便設(shè)計，可以運行如圖2所示的Windows GUI工具，并通過點擊上面的“標準設(shè)置”按鈕獲得需要用戶設(shè)置的所有參數(shù)。

圖2：通過Windows GUI可以方便地對充電參數(shù)進行編程

為了防止USB端口輸出電流超過限值，根據(jù)最大充電電流規(guī)定，可以將充電電流定為稍小于USB最大輸出電流減去電池充電器本身和外圍電路偏置電路所需的數(shù)十毫安電流。參考GUI工具可以發(fā)現(xiàn)450mA是非常理想的充電電流，即使再加上偏置電路的消耗，也不會超過USB端口允許的最大輸出電流限定值。充電電流檢測電阻選用100mΩ。

雖然充電器電流可以設(shè)得再高一點，但要考慮充電器工作電流和其它外圍支持電路(如上拉電阻和可視LED指示器)的電流消耗，必須留有余量以確保USB端口最大輸出電流不被超過。在完成完整的充電曲線后，將預(yù)充和終止電流分別設(shè)在100mA和25mA。同時選擇100uA/10k的熱敏電阻以增加熱保護功能，浮充和預(yù)充到快充的門限分別設(shè)為4.2V和3.0V。

下一步選擇開關(guān)電感和大容量輸出電容。電感的選擇標準是在所選的1.25MHz開關(guān)頻率上來處理20%~25%的紋波電流。L的數(shù)值根據(jù)下式進行粗略的計算：

根據(jù)計算結(jié)果，可選用15uH的電感。具有低等效串聯(lián)電阻的陶瓷電容是大容量電容的理想選擇�？梢赃x擇等效串聯(lián)電阻為8mΩ的10uF電容，這種電容性價比高，其容量足夠用來濾波紋波電壓，而該紋波電壓為流經(jīng)電感器的紋波電流和等效串聯(lián)電阻的乘積。在輸入端增加一個大容量電容和一個旁路電容、為充電器偏置引腳增加一對旁路電路即可完成整個設(shè)計。

USB標準規(guī)定了輸入大電容的值，原則上是USB端口電壓在熱插撥時下降幅度不允許超過規(guī)定值。充電器偏置電容用來維持內(nèi)部電壓參考和模擬電路的完整性。增加一個500mA、10V的肖特基飛輪二極管，并使用簡單的RC與充電器互導(dǎo)放大器組合對開關(guān)電路進行頻率補償，從而進一步穩(wěn)定工作狀態(tài)。

利用二線串行數(shù)據(jù)接口并在低級別微處理器的幫助下，充電器可以極大地擴展它的用途。當電池供應(yīng)商發(fā)生變化時，可以通過串行接口重新定義充電曲線以及目前為止電池維護所需的所有其它參數(shù)，不需要更換充電器或改變?nèi)魏瓮獠吭�件。切換到圖3所示的GUI中的“狀態(tài)/控制”欄，可以發(fā)現(xiàn)大量可以在充電過程中由微處理器讀取并作出反應(yīng)的易失性狀態(tài)和故障寄存器。

圖3：顯示充電狀態(tài)的狀態(tài)和故障寄存器。命令寄存器開始/終止充電

充電過程可以如圖所示那樣開始或結(jié)束。還有其它一些操作，包括將充電器切換到USB集線器工作模式，此時工作電流為100mA。圖4給出了帶二線串行接口的電池充電器的完整原理圖。

圖4：用戶可編程USB供電的開關(guān)模式鋰電充電器原理圖

技術(shù)創(chuàng)新又一次獲得成功，因為用于增強PC功能的那些器件現(xiàn)在可以用作許多種手持設(shè)備的電池充電源。USB端口通信能力也進一步提升了充電器的性能，使充電器從最初的獨立型充電器發(fā)展成智能的只需附帶一根價格低廉的USB線纜的全功能擴展充電平臺。

現(xiàn)在仍然是家庭中常見設(shè)備的笨重的交流適配器，將變成電池供電設(shè)備的可選附屬設(shè)備，而將主導(dǎo)地位讓位于更受歡迎的USB充電器。