摘要: 反激变换器实现了限制电流的电源,为铅酸电池充电。MAX668 PPM控制器限制输出电流,反激变压器为高于或低于电池电压的输入电压提供隔离和灵活性。MAX4375电流检测放大器监测充电电流,并使用其内部比较器,在低于设计阈值的情况下,反激变换器可以切换到较低的充电电压以进行涓流充电模式。
图1所示的电路以传统方式为铅酸电池充电:限流电源在电池上保持恒定电压(约2.4V/电池,由电池制造商指定),直到充电电流降至电池容量定义的电流阈值以下。此时,充电器处于涓流充电模式。电流阈值通常为0.01C,其中C表示电池容量,单位为安培小时。当给电池充电时,术语“C率”指的是理论上在一小时内将电池充满所需的电流。实际上,在充电周期中的功率损失保证了所有以C倍率充电的电池需要一个多小时才能充满电。理想情况下,如果充电电流为5A,你可以在一小时内给电池充电。此外,理想情况下,C/10的充电率(500mA)在10小时内为相同的电池充电。然而,前面提到的功率损失增加了这些充电时间,超出了上述两个时间跨度。
图1所示、这个铅酸电池充电器应用高电压(15V),直到电池充电,然后应用13.4V,以保持一个小的涓流充电。
充电电压涉及电池寿命和充电时间之间的权衡。高电压使所需的时间最小化,但在完全充电时,它会产生一个大的过充电电流,通过氧化其电网缩短电池的寿命。为了节省电池寿命而牺牲充电时间,可以通过降低充电电压来降低电流。
理想的折衷方案是在高电压下充电,直到电流降至0.01C左右,然后降低电压以保持低涓流充电电流(<0.001C),电池充满电后。维持0.001C所需的电压可以从电池制造商的“塔菲尔”曲线中确定。
在图1中,升压转换器(IC1)对12V铅酸电池施加名义上为15.4V的恒定电压,直到它完全充电。此后,为了保持小于0.001C的涓流充电(过充电电流),充电电压降至13.4V左右。使用反激变压器代替电感将电池与V(IN)隔离,并允许V(IN)在充电电压上下范围内变化。在active-low SHDN上加5V,开始一个充电周期。
IC2通过在输出端(引脚2)产生成比例的电压来测量电池充电电流。在R2上产生的压降在引脚3和4处产生电压。例如,当充电电流降至0.01C以下时,该电压越过内部比较器阈值,将COUT1驱动为低阻抗,并将COUT2设置为高阻抗。通过断开COUT2,反馈电平移位,充电电压约为13.4V。最大可用充电电流取决于V(IN)、变压器的饱和电流和电流检测电阻R1。
图2显示了图1中电路的输出电压与负载电流的关系,使用电阻性负载而不是电池进行测试。从右到左,这张图给出了电池充电时充电电流随电池电压的变化。首先,变换器失稳,因为电池电压小于12V,因此是限流(提供最大电流)。随着电池电压的升高,充电电流随之变化,如图所示。
图2、对于图1中的电路,所施加的电压和充电电流在一个充电周期内变化,如图所示。
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