充電器架構(gòu)

　　我們從充電曲線可以看出，單節(jié)鋰離子電池充電器需要可控的電流源。電流源輸出應(yīng)當(dāng)根據(jù)電池狀態(tài)而改變。考慮到上述要求，基于微控制器的實(shí)施方案需要以下功能模塊：

　　1. 電流控制電路

　　2. 電池參數(shù)（電壓、電流、溫度）測(cè)量電路

　　3. 充電算法（用于實(shí)現(xiàn)CC—CV充電曲線）

　　方案框圖如下所示：

　　圖2：鋰離子電池充電器框圖

　　電流控制電路可采用電壓源和電流反饋技術(shù)進(jìn)行構(gòu)建。其工作原理類似于典型的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。允許充電電流通過小電阻以獲得反饋，從而產(chǎn)生一定的電壓。

　　電壓源可采用兩種方法進(jìn)行創(chuàng)建：

　　1. 線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　2. 開關(guān)：降壓或升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用線性模式的串聯(lián)導(dǎo)通元件（BJT或MOSFET），如圖3所示。

　　圖3：線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　通過控制串聯(lián)導(dǎo)通晶體管Q1的偏置實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電流的控制。可使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ADC）或脈寬調(diào)制器（PWM）配合外部RC低通濾波器來控制偏置。線性方法適用于充電電流（《1A）較低的情況，因?yàn)榇?lián)導(dǎo)通元件會(huì)面臨功率消耗問題。

　　開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)本身具有低功耗的優(yōu)勢(shì)，能實(shí)現(xiàn)較高的充電電流。基于開關(guān)降壓調(diào)節(jié)器的充電器如圖4所示。

　　圖4：開關(guān)降壓調(diào)節(jié)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　充電電流由驅(qū)動(dòng)MOSFET的PWM占空比而設(shè)定。

　　電池參數(shù)測(cè)量電路：反饋信號(hào)需要使用ADC進(jìn)行測(cè)量，目前大多數(shù)微控制器均可提供ADC外設(shè)。在圖3和圖4中，我們看到了如何獲取電池電壓和電流反饋。然而，這些差分信號(hào)需要差分ADC進(jìn)行測(cè)量，而通常在微控制器中采用的是單端ADC。圖4和圖5所示的電路通過讓微控制器接地和電源接地不同，可方便地加以修改，從而為電壓、電流和溫度等所有3個(gè)參數(shù)生成單端信號(hào)。

　　圖5：采用單端ADC進(jìn)行測(cè)量