Diseño de Referencia de un Cargador de batería inteligente (IBC)

La tecnología de Microchip PICREF-2 Diseño de Referencia de Cargador de Batería Inteligente (IBC) ofrece una solución rápida de cargador de batería. Este diseño de referencia está dirigido a aplicaciones de cargador de batería, tales como cámaras de vídeo, equipos de audio portátiles, teléfonos móviles, portátiles y herramientas eléctricas. Los cargadores de baterías simples no proporcionan la inteligencia para cargar diferentes tecnologías de baterías, o pilas con la misma tecnología pero con diferentes voltajes y capacidades. En el mejor de los casos, esto puede dejar la batería cargada incorrectamente. En el peor, puede suponer un grave peligro para la seguridad. Un microcontrolador puede proporcionar la inteligencia para superar estos problemas. Además de control inteligente, el microcontrolador puede proporcionar una solución de bajo costo y flexible para cargar las baterías. Aplicaciones completas para carga de baterías pueden ser desarolladas rápidamente utilizando un microcontrolador. Es posible añadir a esto la capacidad de comunicación en serie del microcontrolador, en tiempo real registro de datos y la vigilancia. Los cargadores de baterías simples utilizan solo componentes analógicos para afrontar estas funciones. Sin embargo, mediante el uso de un microcontrolador, un cargador de batería puede ser inteligente.

Descripción general del sistema

El microcontrolador PIC16C7XX contiene el algoritmo de carga incorporado y controla los componentes externos de carga y el convertidor buck o step-down. Para desarrollar los algoritmos de carga, el PICREF-2 tiene un modo de desarrollo. Una vez que el algoritmo se ha desarrollado, el PICREF-2 puede ser colocado en modo independiente. El voltaje de carga de la batería se genera a través de un convertidor buck, controlado por el hardware PWM del PIC16C7XX.

El PIC16C7XX controla la carga y descarga de la batería a través de las líneas Battery Charge Select and Battery Discharge Select. Las líneas Battery Temperature y Battery Voltage proporcionan información para el estado y cálculos del algoritmo de terminación de carga. La línea Current Sense, monitorea la corriente enviada a la batería durante la carga como información de estado.

Descripción del Hardware

El microcontrolador PIC16C7XX da la flexibilidad de diseño de referencia PICREF-2. Los cambios se pueden hacer utilizando el software en lugar de hardware y algoritmos de carga pueden ser fácilmente personalizados para el usuario específico de la batería. La capacidad de cargar y descargar, ya sea una sola pila o dos pilas del mismo tipo significa una mayor flexibilidad. El control de voltaje de generación PWM (a través del convertidor buck) y la monitorización del voltaje A / D significa un control preciso sobre el voltaje utilizado para cargar baterías. El modo de desarrollo utiliza el microcontrolador PIC16C73A (Figura 2), que proporciona más memoria y un puerto de comunicaciones USART (RS-232) para el desarrollo de firmware. El modo independiente utiliza el PIC16C72 (Figura 3). El PIC16C72 o el PIC16C73A se pueden insertar en cualquier zócalo de 28-pines(U17 o U19).

 

 

DEFINICIONES DE BATERIAS INDEPENDIENTES

/***********************************************************************

BATTERY DEFINITION FOR STANDALONE MODE

***********************************************************************/

// The following are the definitions for the supplied NiCd battery

// pack.

//

// Battery Charge Temperature 0 to 45 deg C

// Battery Charge Hi Voltage (1.63V per cell) = 6.52V

// Battery Charge Lo Voltage (0.90V per cell) = 3.60V

// Battery Charge Time Limit 60 minutes = 3600 sec

// Battery Fast Charge Rate 1.10A

// Battery Trickle Charge Rate 0.01A

// Battery -dV/dt Threshold (0.03V per cell) = 0.12V

// Battery dT/dt Threshold (2 deg C per minute)

// Battery Discharge Voltage (1.0V per cell) = 4.00V

#define B1_SYSTEM_STATUS 0x60

// Battery 1 Setup: Charge Once, NiCD

#define B2_SYSTEM_STATUS 0xA0

// Battery 2 Setup: Charge Once, NiCD

//#define B1_CHARGE_STATUS 0x70

// Battery 1 Setup: Fast Charge, Abs Voltage Termination

//#define B1_CHARGE_STATUS 0x60

// Battery 1 Setup: Fast Charge, Delta T/Delta t Termination

#define B1_CHARGE_STATUS 0x50

// Battery 1 Setup: Fast Charge, Delta V Termination

//#define B2_CHARGE_STATUS 0x70

// Battery 2 Setup: Fast Charge, Abs Voltage Termination

//#define B2_CHARGE_STATUS 0x60

// Battery 2 Setup: Fast Charge, Delta T/Delta t Termination

#define B2_CHARGE_STATUS 0x50

// Battery 2 Setup: Fast Charge, Delta V Termination

#define FAIL_SAFE_FC_TEMP_LO 0x00

// STAND_ALONE MODE: 8-bit signed, 0.5 C per bit

#define FAIL_SAFE_FC_TEMP_HI 0x5A

// STAND_ALONE MODE: 8-bit signed, 0.5 C per bit

#define FAIL_SAFE_FC_VOLT_HI 0x70

// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 58.5 mV/bit

#define FAIL_SAFE_FC_VOLT_LO 0x3D

// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 58.5 mV/bit

#define FAIL_SAFE_TC_TEMP_LO 0x00

// STAND_ALONE MODE: 8-bit signed, 0.5 C/bit

#define FAIL_SAFE_TC_TEMP_HI 0x5A

// STAND_ALONE MODE: 8-bit signed, 0.5 C/bit

#define TERMINATE_ABS_VOLT_HI 0x70

// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 58.5 mV/bit

#define FAIL_SAFE_FC_TIME_OUT 0x0E10

// STAND_ALONE MODE: 16-bit unsigned, 1 second/bit

#define FAIL_SAFE_FC_AMP_HI 0x6E

// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 10 mA/bit

#define FAIL_SAFE_TC_AMP_HI 0x01

// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 10 mA/bit

#define FAIL_SAFE_DC_VOLT_LO 0x44

// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 58.5 mV/bit

#define TERMINATE_DV_THRESHOLD 0x9C

// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 5.85 mV/bit

#define TERMINATE_DT_THRESHOLD 0x02

// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 0.5 C/minute

 

Diseño IBC PCB

 

Este esquema se puede obtener electrónicamente en la BBS de Microchip y el sitio Web (OrCAD, DOS v4.40).

Una foto de una tarjeta IBC tipo PICREF-2 se muestra aquí:

 

La tarjeta de muestra viene como parte de un kit que incluye dos discos (código fuente PIC16C7X y el desarrollo de software PC), una fuente de alimentación y una batería de muestra:

 

 Lista de materiales (BOM)

En la sección de descarga (IBC_microchip.pdf) encontrará los esquemáticos en una buena resolución y toda la lista de materiales.

Descargar ficha de Microchip

Fuente: Microchip

Read the English version: Intelligent Battery Charger (IBC) Reference Design

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