MAX712在鎳鎘電池快速充電器中的應用

摘 要： 介紹了一種新型鎳鎘電池快速充電器專用集成電路MAX712的原理，并給出了使用該芯
片所構(gòu)成的鎳鎘電池快速充電器的實際應用電路。
關(guān)鍵詞：MAX712 鎳鎘電池 快速充電 涓流充電

鎳鎘電池屬堿性電池的一種，它體積小、容量大、輸出電壓平穩(wěn)、堅固耐用，已被廣泛應用于計算機及通信領(lǐng)域。對鎳鎘電池充電有兩種方法：一是快速充電，即在盡量短的時間內(nèi)用恒定的大電流將電池充足電；另一種是涓流充電，就是長時間用小電流對處于備用狀態(tài)的電池進行充電，以補償其因自行放電而造成的能量損失，使之總保持電量充足的最佳狀態(tài)。
MAX712是MAXIM公司生產(chǎn)的鎳鎘電池快速充電器專用集成電路具有多種可編程功能，可實現(xiàn)充電過程自動化，充電時間短、效率高，使用方便靈活。

主要包括：定時器、電壓斜率檢測器(內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換器)、+5V并聯(lián)式穩(wěn)壓器、上電復位電路(R1、C0反相器F)、控制邏輯、電流和電壓調(diào)節(jié)器(內(nèi)含電流比較器和電壓比較器)、電池電壓比較器、溫度比較器(過溫度比較器、欠溫度比較器)、2.0V基準電壓源、N溝道MOS場效應管。

1.2 引腳功能
MAX712采用DIP16封裝，各管腳功能如下：
BATT+、BATT---接鎳鎘電池的正、負端；
V+--內(nèi)部+5V并聯(lián)穩(wěn)壓器的引出端，該端相對于BATT-為+5V，電源電流最小值為5mA；
VLIMIT--用于設定BATT+~BATT-之間的最大電池電壓EM。設電池個數(shù)為N，此端接V+時，EM=1.65N，單位為V；接Vref端時，EM=VLIMIT×N，單位為V，并且VLIMIT應小于+2.5V；
Vref--內(nèi)部2.0V基準電壓源的輸出端，可提供1mA的輸出電流；
PGM0、PGM1--電池電壓比較器輸入端，用于設置串聯(lián)電池的數(shù)目N；
PGM2、PGM3--內(nèi)部定時器引出端，用于設定快速充電時間tFAST；
T--由負溫度系數(shù)熱敏電阻Rt檢測到的與溫度成正比的熱敏電壓輸入端TH、TL--分別為過溫度比較器和欠溫度比較器的閾值輸入端
--漏極開路的快速充電邏輯電平輸出端(負邏輯)，外接上拉電阻。在快速充電時此端為低電平；在快速充電結(jié)束或轉(zhuǎn)入涓流充電時此端變成高電平
CC--電流環(huán)路的補償端。在CC與TABB-之間接補償電容
DRV--驅(qū)動外部PNP管的引出端
GND--公共地。

1.3 主要特點
1 采用零電壓斜率檢測技術(shù)。對1~16節(jié)串聯(lián)的鎳鎘電池，能以C/3~C速率的大電流快速充電，也能以C/16的速率進行涓流充電(鎳鎘電池的額定容量用A·H安時　表示，如果某電池額定容量為1A·h 若以1A電流充電，充電時間為1h，則稱為1C速率充電)；
2 可編程?？梢跃幊淘O定充電電池數(shù)量(1~16節(jié)電池串聯(lián))、充電時間(22~264min)、涓流充電電流的大小。只需改變相應管腳的接法，即可實現(xiàn)編程；
3 部電阻可設定快速充電電流IFAST；
4 內(nèi)含電壓斜率檢測器、溫度比較器、定時器。根據(jù)電壓斜率、電池溫度或充電時間的檢測結(jié)果，可判斷電池是否已充好電。一旦充好，就立即從快速充電自動切換到涓流充電，確保電池不受損害；
5 靜態(tài)功耗低，充電效率高，不充電時最大靜態(tài)電流僅為5μA。

要利用所示電路對3節(jié)AA型1A·h鎳鎘電池充電，選擇快速充電時間Tfast=90min。查表可知，應將PGM0端接V+，PGM1端接Vref；PGM2、PGM3可接Vref。VDC為電源輸入端，它的電壓分3V、4.5V、6V、9V、12V、15V、18V等規(guī)格，輸入電流分150mA、200mA、300mA、450mA、500mＡ、750mA、800mA、1000mA等規(guī)格。在本電路中，VDC=9V，輸入電流為800mA。C1為輸入端濾波電容，R1是限流電阻。設VDC的最小電壓為VDCmin，內(nèi)部并聯(lián)式穩(wěn)壓器的電壓為5V，用R1將V+0的最小電源電流限定為5mA，R1的計算公式為：
R1=
設IFAST=1A時，VDCmin=6V 則R1=200Ω，VDC經(jīng)R1對C2充電；當VC2=V+=+5V時開始快速充電。要求C2≥0.5μF，現(xiàn)取1μF。C3是補償電容，規(guī)定C3≥5000pF，現(xiàn)取0.01μF。VT為2N6109型PNP型功率管，其主要參數(shù)為：VCBO=80V，ICM=7A，PCM=40W，R2是基極偏置電阻。VD是阻塞二極管，可防止DRV端的導通電流影響VT的正常偏置，它選用1N4001型1A/50V的塑封硅整流管。RS為檢測電阻，用來設定快速充電電流IFAST值。因為BATT-與GND之間的電壓差為0.25V，故RS=0.25/IFAST。當IFAST=1A時，RS=0.25Ω，負溫度系數(shù)的熱敏電阻RT1、RT2采用13A1002型。該電路在快速充電、涓流充電時的充電電流分別為1A、1A/16=62.5mA，充電速率分別為C、C/16。

使用兩只負溫度系數(shù)的熱敏電阻，其中RT1與被充電電池表面相接觸，以檢測電池是否超過溫度上限TH，RT2用于感知環(huán)境溫度。當T＞TH時溫度比較器翻轉(zhuǎn)，快速充電結(jié)束。關(guān)斷電源后進入階段5，充電電流又降到零。
使用MAX712實際設計的鎳鎘電池快速充電器充電時間短、充電效率高，克服了普通鎳鎘電池充電器功能單一、充電電流無法調(diào)整、充電時間長且效率低的缺點，取得了良好的使用效果。