用电池监测芯片实现多功能智能充电器

电过程中，电池的温度是一个需十分关注的参数。例如：铅酸蓄电池的电压具有负温度系数，其值为-4mV/℃。对于一个在环境温度为25℃时，工作很理想的充电器，当环境温度降到0℃时，电池就不能充足电，当环境温度升高到50℃时，电池将因严重过充电而缩短寿命。因此好的充电器应具有温度检测功能，并能根据不同的环境温度调整充电过程中的各转换电压值。同时，充电器应具有温度保护的功能，电过程中，当电池温度超出限定的温度范围时，充电器应立即停止充电或进入涓流充电。

将DS2438 芯片紧贴于被测电池上，DS2438 通过片内集成的温度传感器即可对电池的温度随时进行测量，测量的结果放入内部温度寄存器中，并通过单总线传输给单片机。DS2438 测量的温度范围为-55℃~125℃，分辨率为0.031 25℃。

4 智能充电器电路设计

根据上述多功能智能充电器的设计思想，设计了一种以微处理机作为核心控制部件，以专用电池监测芯片DS2438 作为充、放电系统的检测核心，将电池管理系统与电池充电一体化的低成本、高性能电动车蓄电池充电器。它的结构框图如图1 所示。

图1 充电器原理结构框图

从原理结构框图可以看到，该充电器主要由充电主回路、同步脉冲产生电路、可控硅触发驱动电路、DS2438 测量电路、单片机系统及液晶显示等组成。其中DS2438 测量电路、单片机系统及液晶显示同时被用于电池放电时电池的管理系统，对蓄电池的电压、电流、电量以及温度进行实时测量显示，放电结束后，电池的剩余电量将保存于DS2438 ICA 寄存器中。在充电系统中，DS2438 对蓄电池充电过程中的上述各个参数值进行实时监测，并通过单总线上传给单片机，单片机对检测到的各参数值进行实时的分析判断，控制输出可控硅的触发脉冲，控制可控硅的导通角，从而控制充电电压和充电电流，以确保充电器按照所选用的充电模式，既不过充也不欠充，并具有过热保护，安全可靠地进行充电。

为实现可控硅的同步触发控制，需要获得电网电压同步脉冲信号。系统因而设计有同步脉冲产生电路。

该电路在电网电压每个周波由正变负过零点附近，使得8031 的外部中断INT0 获得一个负跳变的有效中断请求信号。所以，每一周波INT0 都中断一次。在INT0的中断服务程序中，设置T1 定时Xms,0

在T1 定时中断服务程序中，首先控制P1.7 产生负脉冲，然后，为了获得100Hz 的触发脉冲，再设置T1定时10ms,在进入第二次定时中断服务程序中，再设置P1.7 产生负脉冲。这样，在P1.7 输出的为100Hz的脉冲信号，经过光电隔离及三极管放大电路，触发可控硅导通。从而在电池两端可获得脉动可调的充电电压。各点的波形如图2 所示。

图2 充电器各点波形图

5 多功能智能充电器的特点

多功能智能充电器是由微处理器控制、智能型的充电设备，以微处理机作为核心控制部件，将DS2438作为充电系统的检测核心，实现了对充、放电过程中各种参数数字化采样、数字化处理、全数字显示。

在充电开始阶段，充电器在微处理器的控制下对被充蓄电池进行一系列的测试，以找出被充蓄电池的基本参数，确认被充蓄电池的剩余电量、电压等级及所需充电方式。

充电过程中，在核心控制部件微处理机的控制下，-9VINT0T1定时P1.7VA20VVB20V12Vtttttt图2 充电器各点波形图充电器对被充蓄电池进行不间断的跟踪测试。微处理器对测试结果进行不间断的计算并根据计算结果调整下一充电电流的强度。

在充电结束阶段，充电器通过被充蓄电池的电量、电压、电流变化等几个因素来判别被充蓄电池的充电饱和程度，并根据设定的参数决定是否结束充电。整个充电过程中，所有判别工作都由微处理器自动完成。

多功能智能充电器能及时对充电的重要参数进行数字化显示。在整个充电过程中，充电器对充电电流、充电电压、充电时间、已充安时数、电池温度等信息进行显示。

由于采用微处理机控制，多功能智能充电器还具备了较强的保护和报警功能。

多功能智能充电器采用较为传统可靠的可控硅调压控流加变压器作为功率部件。这种结构保证了较为可靠的电气性能又确保了高电压的安全隔离。

本文设计出了一种高性能的基于专用电池监测芯片的多功能智能充电器。该充电器采用先进高度集成化的智能模块，对蓄电池充电过程进行全方位的监测与控制，保证不同程度的蓄电池能按应有的充电方式进行充电，以防止蓄电池因充电不当而降低使用寿命，大大改善了充电器的性能。