为工业电池选择合适的充电器方案

1.前言

当前的锂离子等电池技术可以实现更小尺寸和更高容量，因此我们不仅会在消费产品中而且在工业系统中都会发现电池供电的设备。作为电路的设计人员，需要考虑的最重要问题之一是充电系统的控制方法，我们应该使用微处理器控制的充电器还是独立充电芯片的充电器？

电池充电参数需要考虑电压保护，过冲，充电电流和温度控制等参数。

2.充电器控制系统介绍

目前两种最流行的控制方法是：

· 内部集成电路 (I 2 C) 控制。I 2 C 总线是一种非常流行且功能强大的总线，用于主机设备（或多个主机设备）和单个辅助设备（或多个辅助设备）之间的通信。为了与包括充电器在内的辅助设备进行通信，需要一个称为主机设备的微控制器。主机设备可以通过 I2C 即时修改数十个充电器系统参数。充电器状态以及故障情况可以报告回主机设备。

· 单机充电器独立运行，无需任何软件或主机控制。板上的固定电阻决定了充电电流和电压限制等可调设置，需要不同的参数，修改电路中的电阻器件可以进行改变。

表 1 列出了在确定充电器系统的控制方法时应考虑的事项。

表 1：I2C 控制与独立

对于工业系统，两种最流行的充电器设计类型是：

· 通过 USB 为设备（如扫描仪、商业/警察无线电和库存管理）内的工业电池组充电。这种类型的设计通常有一个内置的微控制器来支持完整的系统功能。I2C 控制的充电器可以通过微控制器精确控制电池充电。

· 从设备中取出工业电池组，并在带有专用 9V 或 12V 适配器的支架中为它们充电。由于充电座通常简单且便宜，无需任何微控制器，因此我们可以使用独立充电器为电池自动充电。

图 1 显示了一个 I2C 控制的充电器，其中主机（微控制器）代表 I2C 主机设备，充电器被视为辅助设备之一。

该系统需要硬件和软件才能运行。主机不仅可以在很宽的范围内调整基本的充电器电压和电流参数，还可以对安全定时器长度、热调节温度、电池温度曲线设置、升压模式输出电压和电流限制进行编程。如果发生任何故障，主机将收到故障状态信息。一些先进的充电器甚至可以将实际的充电器工作条件反馈给主机，以便主机可以分析数据并采取任何必要的措施。

图 1：I2C 控制的充电器示例

图 2 显示了一个典型的独立充电器。

ICHG 引脚电阻设置充电电流。VSET 引脚电压控制充电电压限制。ILIM 引脚电阻决定输入电流限制。一旦我们构建了电路板，就没有简单快捷的方法来修改参数设置。STAT 引脚将闪烁以指示故障情况，但我们必须花时间准确地调试出问题所在。

图 2：独立充电器示例

整个充电系统的控制方法取决于充电结构和系统复杂度。仔细检查我们项目的需求，为整个系统做出正确的决定，并选择成功的方案去实现它。