無損快速智能充電器的設計方法

　　充電電路如圖3所示。

圖3 充電電路原理圖

　　充電電路采用Buck型拓撲結構，C1、L1、C2構成π型濾波器可以濾除直流電壓中的高頻分量，其中L1是差模電感。

　　經濾波輸出后，PV為Buck變換器輸入電源，同時也是單片機控制系統的前級輸入電源。L2是輸出濾波電感、C5是輸出濾波電容、Q3為功率開關管、D3為續流二極管。充電電路輸入電壓范圍Ui=20~28 V,輸出電壓范圍U0=3~18 V,負載輸出電流I0=0~3.5 A,開關頻率fs=20kHz,紋波電壓小于1%即△U0/U0≤1%,當負載電流I0在0~0.4 A時，Buck電路工作在電感電流不連續模式；當負載電流I0在0.4~3.5 A時，電路工作在電感電流連續模式。

　　3.3 負脈沖放電電路

　　鎳鎘電池具有記憶效應，在對鎳鎘電池充電前先對其放電，消除記憶效應。同時，在鎳鎘電池的快速充電過程中，為了消除電池極化的影響，引入間歇負脈沖的放電，系統中設計了放電電路。放電電路由4個5Ω/3 W功率電阻（瞬間短時間放電）和4個控制開關組成。

　　3.4 電流檢測及保護電路

　　電流檢測及過流保護電路如圖4所示。電流采樣輸入端接電池組負端（BAT-），BAT-與地之間為功率開關管IRF7805和康銅絲采樣電阻RS（29 mΩ），開關管導通時漏源極之間導通電阻RDS（on）為11 mΩ，利用RS+RDS（on）端的壓降來檢測電流。

圖4 電流檢測及過流保護電路

　　過流時（電流超過4 A），經比較器U2A輸出低電平過流信號（FAULT），該信號送入XC164CM的中斷陷阱引腳觸發單片機硬件中斷，此外，當FAULT為低電平時，經比較器U2B,輸出低電平信號，也迫使PWM輸出為低電平，強行關閉開關管Q3,確保系統安全。