基于MAX713的軍用大功率多功能充電器的設計

簡介

目前，我軍在大量使用著各種型號、各種類別、各種性質的蓄電池。由于這些蓄電池參數（如電壓、容量）和性質（如鉛酸、鎳鎘、鎳氫）的差別，使得每一種設備、儀器都配有一種充電器，而且這些充電器大都體積笨重、不易攜帶，在野戰條件下有時很難及時為蓄電池補充能量。本文設計的大功率多功能充電器具有體積小、重量輕、充電電壓低、容量范圍廣，適用于多性質電池充電等功能。

充電器參數設計

本文設計的充電器可對鉛酸、鎳氫、鎳鎘三種電池充放電。充電電流最大為16A，可充6V、12V、24V、30V、36V五檔位的電池，充電容量從10Ah到240Ah，供電電源為AC187V~252V、50Hz，充電器體積為250mm×164mm×90mm，重量為3kg。

圖1 MAX713封裝圖

MAX713的封裝及引腳功能編程描述

MAX713的封裝及引腳功能

1腳VLIMIT：設置單節電池最大電壓，電池組（BATT+—BATT－）的最大電壓Em不能超過VLIMIT×（電池數量n），且VLIMIT不能超過2.5V，當VLINIT接V+時，Em=1.65n（V），通常將VLIMIT與VREF連接。

圖2 電池數量編程

2腳BATT+：電池組正極。

3腳PGM0：可編程引腳。

4腳PGM1：可編程引腳。通過對PGM0和PGM1腳電壓的設定可設置充電電池的的數量，從1到16。

5腳THI：溫度比較器的上限電壓。當TEMP電壓大上升到THI時，快速充電結束。

6腳TLO：溫度比較器的下限電壓。充電初始，當TEMP電壓低于TLO時快速充電被禁止，直到TEMP電壓高于TLO。

7腳TEMP：溫度傳感器輸入。

8腳FASTCHG：快速充電狀態輸出。

9腳PGM2：可編程引腳。通過對PGM2和PGM3腳電壓的設定可設置快速充電的最大允許時間（33min～264min）。

圖3 最大充電時間的設定

圖4 充電速率的設定

10腳PGM3：可編程引腳。除設定最大允許時間外，還可設定快速充電和涓流充電的速率。

11腳CC：恒流補償輸入。

12腳BATT－：電池組負極

13腳GND：系統地。

14腳DRV：驅動外圍“PNP”。

15腳V+：分路調節器。V+對BATT－電壓為+5V，為芯片提供分路電流（5mA～20mA）。

16腳REF：參考電壓輸出2V。

MAX713引腳編程控制

1. 可充電電池數量控制

通過對可編程引腳3腳PGM0、4腳PGM1進行簡單的電壓配置編程，實現對充電電池支數的控制，如圖2所示。

2. 電池充滿電判斷

電池充滿電時，應立即切斷充電電路，防止過充，保護電池安全。判斷電池充滿電的方法很多，如最高電壓控制、最小電流控制、最高溫度控制等。

MAX713采用電壓負斜率的方法來判斷電池充滿電。當電池電壓增長出現負斜率后，MAX713發出充滿關機信號，充電器停止充電。電壓負斜率控制是一種綜合效果較好的電池充滿電判斷方法。即電池充電到達峰點前，電壓曲線的斜率是正值，到達峰點后電壓曲線的斜率為負值。

3. 充電速率、充電時間控制

通過對PGM2和PGM3引腳的編程電壓設置可設定電池的充電速率和充電時間的控制。

圖5 AC/DC/變換電路

軍用大功率多功能充電器的設計

充電器由AC/DC/變換、充電控制電路、蓄電池激活電路三部分組成。（見圖5）

AC/DC變換器

它由橋式整流器、全橋逆變器、高頻變壓整流器及PWM發生器組成，把220V交流電變換成所需要的各種直流充電電壓。

充電控制電路

充電控制電路，由可編程芯片（MAX713）、電壓取樣電路、電流取樣電路等組成。

電壓取樣電路、電流取樣電路將采樣到的充電電壓、電流信號經PID補償電路送誤差放大電路放大后，控制PWM電路和過壓、過流保護電路。

可編程芯片（MAX713）是充電控制電路的核心器件，在本項目中根據對充電電池容量、電壓性質的綜合考慮，對MAX713設定的最大充電時間為264分鐘，充電電流為C。MAX713的電路原理圖如圖6所示。


圖6 MAX713充電控制電路圖

蓄電池激活電路

蓄電池放電激活電路，用于對記憶、鈍化、老化電池進行容量恢復。激活回路采用一個簡單的比較運放器對激活電壓、電流進行控制。

結論

綜上所述，本文設計的大功率多功能充電器充分利用了集成電路MAX713的控制功能，優化了各種電路組合方式。具有體積小、重量輕、充電電池范圍廣等優點。