智能追光锂电充电系统设计

、电容、电感、电阻搭建升压电路，此方案较麻烦，在输入电压波动时，无法得到稳定的电压。

通过比较，我们选择方案一，该方案的优点是，在太阳能电池板输出电压波动时，能得到稳定的输出电压。其应用电路如图11所示。

图11升压电路

（3）充电开关电路

方案一:采用普通继电器作为充电开关。由于有机械运动，可能会带来电火花，且开关时间长。

方案二:采用TLP521光耦作为充电开关。TLP521是一种全部由固态电子元器件组成的无触点开关元件，它利用电子元器件的电，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开被控电路。基于以上优点，我们采用光耦作为开关器件，其应用电路如图12所示。

图12光耦开关

单片机突然掉电时，会因I/O的低电平误开通充电电路，因此，外加反相器7SLS04，采用高电平控制，能防止误开通充电电路。

（4）充电控制部分

方案一：使用充电管理芯片MAX1898。MAX1898和外部晶体管PNP或PMOS

组成充电器，可以精确地恒流/恒压充电，电池电压精度可达±0.75%，充电电流可控，带自动输入电源监视器，自启动充电等功能，但MAX1898需要有稳定的电压输入，不使用于太阳能供电的系统。

方案二：使用可太阳能电池供电的充电管理芯片CN3063。该器件内部包括功率晶体管，应用时不需要外部的电流检测电阻和阻流二极管；内部具有8位模拟--数字转换电路，能根据输入电压源的电流输出能力自动调整充电电流，用户不需要考虑最坏情况，可最大限度地使用输入电压源的电流输出能力；输入电压范围是4.35V-6V之间；在锂电池电压较低时，采用涓流充电模式，激活锂电池；电源电压掉电时自动进入低功耗的睡眠模式，充电状态和充电结束状态双指示输出；自动再充电功能，电池温度监测功能。

上述两种方案，因CN3063可用太阳能电池供电，且价格低于MAX1898,又考虑MAX1898不易手工焊接等问题，我们采用CN3063作为本系统的充电管理芯片。

CN3063的管脚排列如图所示。

图13 CN3060管脚排列

各管脚功能如表2所述。

表2CN3063管脚功能

其典型的应用电路如图14所示。

图14 CN3063应用电路

CN3063的应用信息：

电源低电压锁存

CN3063内部有电源电压检测电路，当电源电压低于电源电压过低阀值时芯片处于关断状态，充电也被禁止。

睡眠模式

内部有睡眠状态比较器，当输入电压低于电池端电压加20mv时，充电器处于睡眠模式，只有当输入电压上升到电池端电压50mv以上时，充电器才离开睡眠模式，进入正常工作状态。

输入电压源限流模式

当CN3063输入电压源的电流输出能力小于所设置的充电电流时，器件内部的8位模拟-数字转换电路根据输入电压源的电流输出能力自动控制充电电流，此时实际充电电流可能小于所设置的充电电流，但是在满足施加在CN3063的第4管脚VIN的电压不低于最小工作电压4.35的前提下，能够使得充电电流最大化。在这种模式下用户不需要考虑最坏情况，只要根据输入电压源的最大电流输出能力设置充电电流就可以了，非常适合利用太阳能电池等电流输出能力有限的电压源对电池进行充电。

充电结束

在恒压充电状态，当施加在CN3063的第4管脚VIN的电压大于4.45V，并且当充电电流小于所设置的恒流充电电流的1/10时，充电周期结束。在输入电压源限流模式，即使充电电流小于所设置的恒流充电电流的1/10，充电也将继续，不会结束。这样可以保证即使在输入电压源的电流输出能力很微弱的情况下，也能为电池充电。

预充电状态

在充电周期的开始，如果电池电压Kelvin检测输入端（FB）的电压低于3V，充电器处于预充电状态，充电器以恒流充电模式充电电流的10%对电池进行充电。

电池电压Kelvin检测

CN3063有一个电池电压Kelvin检测输入端（FB），此管脚通过对芯片内部的精密电阻分压网络连接到恒压充电的误差放大器。FB管脚可以直接连接到电池的正极，这样可以有效避免电池正极和CN3063的第5管脚之间的寄生电阻（包括导线电阻，接触电阻等）对充电的影响。这些寄生电阻的存在会使充电器过早的进入恒压充电状态，延长充电时间，甚至使电池充不满，通过使用电池电压Kelvin检测可以解决这些问题。如果将此管脚悬空，那么CN3063一直处于预充电状态，充电电流为所设置的恒流充电电流的1/10。

设定恒流充电电流

在恒流模式，计算充电电流的公式为

其中，表示充电电流，单位为A。表示ISET管脚到地的电阻，单位为欧姆。

在本系统中，设置500mA的充电电流，因此，=1800V/0.5A=3.6KΩ。

电池温度监测

为了防止电池温度过高或者过低