LED状态指示电池充电器电路设计

来源: 作者:2021年10月14日 09:38

接到了一个设计电池充电器的任务。我决定使用德州仪器 (TI) 的 BQ2000TSN,因为它在电池化学方面具有多功能性。就我而言,电池充电器用于为锂离子电池组充电。

BQ2000 在引脚 3 上有一个开漏 N 沟道 LED 输出,可与 LED 一起用作充电状态指示器。简而言之,不同的模式是:

  • 高阻抗,快速充电周期结束(内部 FET 不导通)
  • 低速充电(内部 FET 导通)
  • 1 Hz 闪光,故障情况,例如温度过高

我参考 BQ2000 的数据表以获得更详细的描述。

最简单的方法是将一个 LED 连接到引脚 3 以进行状态指示。但对我来说,有两个 LED 会更合乎逻辑:一个是绿色,表示充电过程已成功结束;和一个红色 LED,指示正在充电和故障模式。

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我需要一个便宜的电路,所以我决定建立一个分立电路来完成这项工作。图 1描述了电池充电器的 LED 电路。

图 1电池充电器的 LED 电路。

电池充电器电路已被移除,以便于解释。电路的每个状态描述如下:

状态 1:  LED引脚输出 BQ2000 高阻抗。

Q2 不会导通,因为栅极输入通过 R7 被拉低。+5V 将通过 R4 施加到 R2 和 R3 的横截面,导致 D2 保持关闭,因为 D2 和 R2 上的压降太低。Q1 将导通,因为 +5V 将通过 R3 在栅极上可用,从而导致 D1 点亮。C4 不会被充电,因为 C7 用作隔直电容器

状态 2:  LED引脚输出 BQ2000 低阻抗

R2 通过 BQ2000 的引脚 3 被拉低,导致 D2 亮起。Q1 将不再导通,因为栅极通过电阻 R3 被拉低,导致 D1 熄灭。

状态 3:  LED引脚输出 BQ2000 1 Hz 闪烁。

图 2显示了 BQ2000 引脚 3 处 1Hz 信号的屏幕截图。C7 将传导阻塞波信号,使 C4 通过二极管 D7 充电。一旦 C4 的充电电压达到 Q2 的栅源阈值电压,Q2 就开始导通。这将导致 Q1 的栅极通过 Q2 下拉。D1 将熄灭,因为 Q1 不再导通。

图 2 BQ2000 引脚 3 处的 1Hz 信号。

C4 将在每个低到高的侧面充电,然后放电。因此,重要的是 C4 上的电压将保持高于 Q2 的栅源阈值电压。否则 D1 也会闪烁。这将通过 C4 和 R7 的 RC 时间 t=R*C 来处理。

在 R2 和 R3 的交叉点部分,块波信号也可用,导致 D2 以 1 Hz 的频率闪烁。

请注意,R4 和 R3 在 1 Hz 信号的高电平时间配置为分压器,引脚 3 为高阻抗:

在这种情况下,D2 和 R2 上的压降为 5V-4.76V=0.24V,这不足以点亮 D2。

当 1 Hz 信号为低电平时,需要 D8 为 C7 充电。如果没有 D8,1 Hz 信号的极性将转换为负信号。

我注意到当没有电池连接到充电器时会出现第四种模式。图 3显示了在 BQ2000 的引脚 3 处测得的信号。

图 3在 BQ2000 的引脚 3 处测得的信号。

它是一个脉冲信号,高 10.5 秒,低 500 毫秒。也许我错过了一些东西,但我无法在 BQ2000 的数据表中找到它。为了完整起见,我决定提及它。选择 C4 和 R7 的方式是,LED D2 也会以该频率闪烁,以便用户可以注意到是否连接了电池。

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