无损快速智能充电器的设计方法

　　充电电路如图3所示。

图3 充电电路原理图

　　充电电路采用Buck型拓扑结构，C1、L1、C2构成π型滤波器可以滤除直流电压中的高频分量，其中L1是差模电感。

　　经滤波输出后，PV为Buck变换器输入电源，同时也是单片机控制系统的前级输入电源。L2是输出滤波电感、C5是输出滤波电容、Q3为功率开关管、D3为续流二极管。充电电路输入电压范围Ui=20~28 V,输出电压范围U0=3~18 V,负载输出电流I0=0~3.5 A,开关频率fs=20kHz,纹波电压小于1%即△U0/U0≤1%,当负载电流I0在0~0.4 A时，Buck电路工作在电感电流不连续模式；当负载电流I0在0.4~3.5 A时，电路工作在电感电流连续模式。

　　3.3 负脉冲放电电路

　　镍镉电池具有记忆效应，在对镍镉电池充电前先对其放电，消除记忆效应。同时，在镍镉电池的快速充电过程中，为了消除电池极化的影响，引入间歇负脉冲的放电，系统中设计了放电电路。放电电路由4个5Ω/3 W功率电阻（瞬间短时间放电）和4个控制开关组成。

　　3.4 电流检测及保护电路

　　电流检测及过流保护电路如图4所示。电流采样输入端接电池组负端（BAT-），BAT-与地之间为功率开关管IRF7805和康铜丝采样电阻RS（29 mΩ），开关管导通时漏源极之间导通电阻RDS（on）为11 mΩ，利用RS+RDS（on）端的压降来检测电流。

图4 电流检测及过流保护电路

　　过流时（电流超过4 A），经比较器U2A输出低电平过流信号（FAULT），该信号送入XC164CM的中断陷阱引脚触发单片机硬件中断，此外，当FAULT为低电平时，经比较器U2B,输出低电平信号，也迫使PWM输出为低电平，强行关闭开关管Q3,确保系统安全。