简化针对多种化学类型电池的充电器

加功能的应用。

两种化学类型都使用了相同的硬件，用于电池充电器的检测与控制(图3)。要确定电池的状态，就要将电压、电流和温度以多工方式输入到微控制器中的一只ADC，完成测量。固件使用这些数值确定出状态，通过改变PWM(脉冲宽度调制器)的占空比而控制充电电流。PWM的输出连接到SEPIC中MOSFET的栅极上，控制流经电池的电流。这些步骤都与CPU有关，因此会有一些延迟。有些电池(包括锂离子电池芯)对过充很敏感，在较高电压下会变得不稳定。比较器增加了防止过压和过流状况的硬件保护电路。这些比较器会在必要时中止充电，直到用户将其复位，或电池回到安全的状况下。

图3，微控制器根据所选择电池的化学类型，用电池的状态机控制充电电流。

两种化学类型下，用于检测和控制电池充电的外部硬件是相同的。

根据测得的参数值以及电池的化学类型，CPU确定出电池的状态，并相应地改变PWM占空比。按传统方法，CPU用于确定充电曲线的条件都是代码中的常数，程序员要手工修改它们(代码清单1)。

当需要修改充电曲线时，将电池充电曲线设为0或1，可在两个充电曲线之间做切换。程序将针对所有状态的电压、电流和温度极限保存为常数，并做相应的修改。如果某种电池类型需要不同的电压水平，则必须修改代码，输入新的参数，这意味着应用的用户必须了解修改充电曲线的代码，以及电池充电的限制条件。而采用模块化方案后，当选择了相应的IP(智能产权)块时，就可以输入用于修改电池充电器曲线的参数。图4给出了锂离子电池与NiMH电池的模块参数。

图4，通过图形用户界面，输入电池化学类型的参数极限值。

使用这些模块后，应用的设计者就可以为应用增加充电器模块，建立相应的充电曲线。模块还生成了所有其它的硬件块，包括比较器与PWM，以及软件状态机。采用可重新编程的架构时，如Cypress半导体公司的PSoC(可编程系统单芯片)，就可以用软件应用，对硬件模块做编程和实现。采用这种方式，开发人员可用NiMH电池的充电曲线为图3中的硬件编程。为产品增加一个USB(通用串行总线)模块，开发人员就可以将电池参数发送给计算机。用C#语言的一个软件工具就可以绘出这些数据，当然也可以采用其它类型的通信方式和相近的工具。电池仿真器用于模仿锂离电池和NiMH电池，获得实时的图像(图5)。

(a)

(b)

图5，电池仿真器模拟锂离子电池(a)和NiMH电池(b)，获得实时的图形。

由于使用了电池仿真器，电压的变化便产生了电流的开关噪声。因为使用电池仿真器的电压变化较快，PWM输出对一个电压变化的响应与安定时间可看作开关噪声。一块电池中的电压变化是渐进的，因此开关噪声在一块实际电池中并不明显。

通过对SoC(系统单芯片)固件的简单修改，就可以用相同硬件，开发出用于多种化学类型电池的充电器。将充电曲线模块做到元件中，便于主应用附加电池充电的功能。