設計LED燈閃爍的電池充電器

作者 : Mauk Booij

我最近接到了一個設計電池充電器的任務,決定使用德州儀器(Texas Instruments;TI)的BQ2000TSN充電器IC,因為它在電池化學方面提供了多功能性。就此設計任務來看,電池充電器主要用於為鋰離子電池組充電。

我最近接到了一個設計電池充電器的任務,決定使用德州儀器(Texas Instruments;TI)的BQ2000TSN充電器IC,因為它在電池化學方面提供了多功能性。就這個設計任務來看,電池充電器主要用於為鋰離子電池組充電。

BQ2000在接腳3上有一個開路汲極N通道LED輸出,可將它與LED一起用作充電狀態指示器。簡而言之,它可提供不同的模式,包括:

  • 高阻抗、快速充電過程(內部FET不導通)
  • 低速、快速充電過程(內部FET導通)
  • 故障情況,例如溫度過高,以1Hz頻率閃爍

我參考了BQ2000的資料手冊,期望取得更詳細的描述。

最簡單的方法是將一個LED連接到接腳3來進行狀態指示。但對我來說,用兩個LED會更合乎邏輯:一個是綠色,用來表示充電過程已成功結束;另一個是紅色LED,用於指示正在充電和故障模式。

為了取得更便宜的電路,我決定搭建一個離散電路來完成這項任務。1顯示電池充電器的LED電路。

1:電池充電器的LED電路。

為了便於解釋,我移除了電池充電器電路。電路的每個狀態描述如下:

狀態1BQ2000/LED接腳輸出高阻抗。

Q2由於其閘極輸入通過R7被拉低,因此不會導通。+5V電源通過R4施加到R2和R3之間——由於D2和R2上的壓降太低,因而使D2保持關閉。Q1由於+5V通過R3施加在其閘極上,因此將會導通,進而使D1點亮。由於C7可作為隔離電容器的作用,因此不會對C4進行充電。

狀態2BQ2000 /LED接腳輸出低阻抗。

R2通過BQ2000的接腳3被拉低,因此使D2點亮。Q1由於其閘極通過電阻R3被拉低,因此將不再導通,進而使D1熄滅。

狀態3BQ2000/LED接腳輸出1Hz閃爍訊號。

2給出BQ2000接腳3處1Hz訊號的螢幕截圖。C7會傳導此方波訊號,進而使C4通過二極體D7充電。一旦C4的充電電壓達到Q2的閘源極閾值電壓,Q2就開始導通。這將使Q1的閘極通過Q2被下拉。由於Q1不再導通,因此D1將會熄滅。

2BQ2000接腳3處的1Hz訊號。

C4將在每個低至高的邊緣充電,然後放電。因此,必須保持讓C4上的電壓高於Q2的閘源極閾值電壓,否則D1也會閃爍。這個問題可以經由調整C4和R7的RC時間常數t=R*C來處理。

方波訊號也會出現在R2和R3的交點位置,從而使D2以1Hz的頻率閃爍。

請注意,R4和R3在1Hz訊號的高電平時間內配置為分壓器,接腳3為高阻抗:

在這種情況下,D2和R2兩端的電壓降為5V-4.76V=0.24V,因此不足以點亮D2。

當1Hz訊號為低電平時,需要用D8為C7充電。如果沒有D8,1Hz訊號的極性將轉變為負訊號。

我注意到當沒有將電池連接到充電器時會出現第四種模式。3顯示了在BQ2000接腳3處所測得的訊號。

3:在BQ2000接腳3處所測得的訊號。

這是一個電平高至10.5s且低達500ms的脈衝訊號。也許我在BQ2000的資料手冊中錯過了一些東西,但我無法再回過頭來找到它。為了完整起見,我決定簡單介紹一下。以此方式選擇C4和R7是為了讓LED D2也以這個頻率閃爍,這樣就可以讓用戶注意到是否連接了電池。

編譯:Franklin Zhao

(參考原文:LED status indication battery charger,by Mauk Booij)

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