利用gm6801实现智能快速充电器设计.doc

目前，应用比 较广泛的快速充电管理芯片基本上有两种类型。一种是单片机，另一种是快速充电管理专用集成电路。成都国腾微电子有限公司成功开发出一款镍氢/镍镉电池快速 充电智能管理芯片——GM6801。该芯片的外部管脚控制功能可编程，无需外部控制器支持，使充电过程检测控制完全自动化，所需外围器件少，应用设计简 单。 GM6801应用方案的优势 GM6801是快速充电管理专用集成电路。与单片机相比，由专用集成电路实现快速充电管理的优势主要体现在几个方面： 1.专用集成电路在硬件中集成了对快速充电管理的全部算法，无需开发控制软件，从而有效缩短产品的设计周期，简化设计流程，所需外围器件少，使应用设计变得简单； 2.采用单片机实现中高端快速充电器时，对单片机有较高要求，比如需要较多的I/O口，需要自带AD等，还要开发相关软件，这样采用单片机所需成本往往较高； 3.专用集成电路可以实现对快速充电过程的精确控制，比如GM6801就采用了带瞬间放电过程的脉冲充电形式。这样可以在快速充电过程中及时消除大电流造成的电极化效应，使电池充电效果更佳； 4.由于快速充电器涉及安全问题，专用集成电路良好的一致性和稳定性相对普通单片机来说更具优势。 此外，GM6801本身采用一些个性化的设计： GM6801内置10位AD转换器，可以实时采集每节电池的电压和温度信息，自带的“Conditionfit”功能能够避免环境变化带来的干扰，保证对 快速充电/放电过程的检测判断准确可靠。GM6801对每节电池充电/放电过程的检测判断方法有电压负增长 -ΔV 、最大电压、最大充电时间、最高温度 四种方式，通过多参数评估来进行综合判断，以确保电池被最大化充满，同时避免过充，从而延长电池使用寿命。 GM6801自动判断电池有效性、自动识别电池种 类，具备超温保护和最大充电时间保护，保证了充电过程的安全性。更完善的功能包括：可直接驱动4个双色LED显示各个电池的状态；可对充电/放电状态进行 声音提示；在高温情况下可以自动启动风扇；具备充电/放电状态数据输出功能，可直观显示各个电池的电量。 GM6801解决方案设计 GM6801应用方案如图1所示，设计的第一步需要确定智能快速充电器的电源电流。根据充电电池的容量以及想要达到的充电速度，可以计算出快速充电器的电源电流值。 图1：GM6801应用方案示意图 例如，设计一个针对2,000mAh充电电池的充电器，若需要把充满两节电池 的最大时间控制在90分钟以内，那么根据GM6801数据手册中的相关参数可以确定充电时间为1C，由此确定平均充电电流IC 2,000mA。放电电流 Idischg由放电回路的电阻值确定，假定放电电流IDISCHG≈1,000mA，再根据GM6801数据手册中的计算公式可以推算出充电器电源的实 际电流值为： ICHG＝ IC+IDISCHG/32 × 64/31 ＝ 2,000mA+1,000mA/32 × 64/31 ≈4,200mA。 即设计充电器时，充电器电源电流值应该设计成等于或略大于4,200mA。另外需要强调的是，选择热敏电阻非常重要。 热敏电阻是GM6801应用系统中采集温度的关键元 件。在GM6801应用电路中，热敏电阻必须直接或通过导热材料与被测电池紧密接触。热敏电阻的B值 3,300K，热敏电阻的电阻值根据应用电路确定， 按照GM6801数据手册中提供的应用电路 如图2所示 ，热敏电阻 RT 与一个电阻 R 串联，电阻另一端连接+5V电源 Vi ，热敏电阻另一端接 地，热敏电阻与电阻的连接点引出反应温度变化的电压采样信息 Vt 。 图2：GM6801应用方案中热敏电阻应用电路示意图 要求在不同的温度点采集到的电压Vt值与GM6801数据手册中提供的数据基本一致，这样才能保证由该热敏电阻网络采集到的电池温度信息与设计中的温度刻度一致。推荐RT和R的标称值都采用27kΩ 25℃时 。 接下来，需要完成一些控制引脚和输入输出引脚的设定。 图3：GM6801控制部分应用电路图 如图3所示，在GM6801的应用电路中，镍氢/镍镉电池选择引脚 NH/ND 与一个外部开关连接，通过开关选择该引脚接高电平或低电平来决定充电电池类型，低电平为镍氢，高电平为镍镉，当该引脚状态改变时，同时具有 复位功能；充电/放电选择引脚 CHG/DISCHG 与一个外部开关连接，通过开关选择该引脚接高电平或低电平来决定充电或放电，低电平为充电，高电平 为放电；充电时间选择引脚 CHGTIME0/CHGTIME1 分别与外部电路连接，通过设定该引脚接高电平或低电平，由 CHGTIME0/CHGTIME1两个引脚的状态决定充电时间 即C值 。 GM6801系列QFP44封装的芯片采用