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LED状态指示电池充电器

2021-12-09 Mauk Booij 阅读:
我最近接到了一个设计电池充电器的任务。我决定使用TI的BQ2000TSN,因为它在电池化学方面具有多功能性。就我而言,电池充电器是用于为锂离子电池组充电。

我最近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,电池充电器是用于为锂离子电池组充电。mfLednc

BQ2000在引脚3上有一个开漏极N沟道LED输出,可将它与LED一起用作充电状态指示器。简而言之,不同的模式包括:mfLednc

  • 高阻抗、快速充电过程(内部FET不导通)
  • 低速充电过程(内部FET导通)
  • 故障情况,例如温度过高,以1Hz频率闪烁

我参考了BQ2000的数据手册,以获得更详细的描述。mfLednc

最简单的方法是将一个LED连接到引脚3来进行状态指示。但对我来说,用两个LED会更合乎逻辑:一个是绿色,用来表示充电过程已成功结束;一个是红色,用来指示正在充电和故障模式。mfLednc

我需要获得一个便宜的电路,因此我决定搭建一个分立电路来完成这项工作。图1给出了电池充电器的LED电路。mfLednc

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图1:电池充电器的LED电路。mfLednc

为了便于解释,我将电池充电器电路移除了。电路的每个状态描述如下:mfLednc

状态1:BQ2000 /LED引脚输出高阻抗。mfLednc

Q2由于其栅极输入通过R7被拉低,因此不会导通。+5V电源会通过R4施加到R2和R3之间——由于D2和R2上的压降太低,因此会使D2保持关闭。Q1由于+5V会通过R3施加在其栅极上,因此将会导通,进而使D1点亮。由于C7起到隔直电容器的作用,因此C4不会被充电。mfLednc

状态2:BQ2000 /LED引脚输出低阻抗。mfLednc

R2通过BQ2000的引脚3被拉低,因此使D2点亮。Q1由于其栅极通过电阻R3被拉低,因此将不再导通,进而使D1熄灭。mfLednc

状态3:BQ2000 /LED引脚输出1Hz闪烁信号mfLednc

2给出了BQ2000引脚3处1Hz信号的屏幕截图。C7会传导此方波信号,进而使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。这将使Q1的栅极通过Q2被下拉。由于Q1不再导通,因此D1将会熄灭。mfLednc

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图2:BQ2000引脚3处的1Hz信号。mfLednc

C4将会在每个低变高的边沿充电,然后放电。因此,必须保持让C4上的电压高于Q2的栅源阈值电压,否则D1也会闪烁。这个问题可以通过调整C4和R7的RC时间常数t=R*C来处理。mfLednc

方波信号也会出现在R2和R3的交点位置,从而使D2以1Hz的频率闪烁。mfLednc

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

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在这种情况下,D2和R2两端的电压降为5V-4.76V=0.24V,因此不足以点亮D2。mfLednc

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

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

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图3:在BQ2000引脚3处所测得的信号。mfLednc

它是一个脉冲信号,高电平为10.5s,低电平为500ms。也许我在BQ2000的数据手册中错过了一些东西,但我无法再回过头来找到它。为了完整起见,我决定提下它。C4和R7这样选,是为了让LED D2也以这个频率闪烁,这样就可以让用户注意到是否连接了电池。mfLednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:LED status indication battery charger,由Franklin Zhao编译。)mfLednc

本文为《电子技术设计》2021年12月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里mfLednc

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