参考文献

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雷竞技电竞平台Dialog Semiconductor提供了一个完整的应用笔记[4]库，包括设计示例以及Dialog IC内的功能和模块的说明。

1. GreenPAK设计软件，软件下载和用户指南，Dialog Semiconductor雷竞技电竞平台
2. AN-1127增强铅酸电池管理，绿派克设计文件，Dialog半导体雷竞技电竞平台
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4. GreenPAK应用笔记，绿派克应用笔记网页，对话半导体雷竞技电竞平台
5. SLG46531对话框数据表,半导体雷竞技电竞平台
6. “传统的浮动电荷:它们适用于固定的无锑铅酸电池吗?”阮文敏、纪尧姆•迪伦塞格、克里斯蒂安•格莱兹和让•阿尔齐尤，《电信技术趋势》，克里斯托斯•布拉斯(编著)，INTECH出版社，2010。http://www.intechopen.com/books/trends-in-telecommunications-technologies
7. http://www.batteryuniversity.com
8. http://www.batteryuniversity.com/learn/article/sulfation_and_how_to_prevent_it

介绍

铅酸电池，一旦充电，通常保持在一个浮子电压高于开路电压(OCV)。这种浮充的目的是补偿自放电。这并不是没有问题:与OCV保存相比，由于气体的挥发，水的损失更大。许多人也认为，保持固定电池在浮动电压弊大于利，如Nguyen等人[6]。在许多应用中，使用降低的浮动电压和间歇充电是一种较好的电池管理方法。雷竞技安卓下载这种电池管理应用的一个特定背景是电网太阳能应用。雷竞技安卓下载在这些应用中，电雷竞技安卓下载池只是作为备用电池使用，但它可能代表了太阳能系统中相当大的一部分投资。因此，电池寿命需要延长，维护和浇水的需求也必须减少。

增强电池管理

在铅酸电池开始一个充电周期时，它要经过几个州。

我们简单地总结一下这个过程;更详细的信息可以在公共领域获得，例如在the Battery University[7]这样的网站上。充电开始于一种称为Bulk phase的恒流(CC)制度，当电压达到Bulk voltage(见表1)时结束。然后该制度转变为恒定电压(CV)。电池进入吸收状态，在此状态下，电压在体积电压下保持恒定一段时间。然后电压降低到浮动电压，在标准情况下，标志着充电结束。在本应用笔记中，我们并不满足于此。相反，我们希望将电池保持在浮动电压下一段特定的时间，然后进一步降低电压到我们所说的降低的浮动电压，这代表充电周期的结束。

通常，降低的电压将接近电池的OCV。然而，电池不能在OCV下保持太长时间，因为它开始失去容量，然后硫酸盐。因此，电池必须间歇性地被带到一个更高的电压(浮动电压或吸收电压)来补偿这种容量的损失，然后带回降低的电压。这似乎是太阳能逆变器的一个明显的特征，但在作者的经验中，它并不总是可用的，即使在优质的逆变器品牌。

图1中的状态图表示了这些状态及其转换。

使用GreenPAK的解决方案架构

在本节中，我们将描述如何将GreenPAK的各种构建块以及外部元素组合在一起来实现解决方案。(我们今后将使用编程风格的变量名，如BulkVoltage, FloatDuration等)选择的IC是SLG46531V。

异步状态机(ASM)。选择GreenPAK 5是因为它提供了一个ASM，这使得它特别方便地捕捉电池状态和转换。状态和转换定义如图1所示。

ACMP0-2。在此应用说明中，我们以标称电池电压为12V为例。这种设计可以很容易地扩展到其他电压。我们可以用电阻分压器来调整电池电压，但我们选择了另一种策略，因为我们对小于12.5V或大于14.5V的电压不感兴趣。

我们减去如图3所示，使用10V和2.5V的分流参考电压12.5V，使我们的电压范围要小得多，大约2V，从而允许更高的电压测量精度。在每个模拟比较器(ACMP) IN+输入端，转换后的0-2V电池电压通过0.5X增益级运行。

因此，每个ACMP输入IN+看到的电压为0-1V。

例如，如果我们使用12V Exide SolaTubular电池，制造商指定的值和相应acmp的转换值如表1所示。

上述acmp的电压阈值可方便地从内部电压参考得到，不需要外部电压参考。设计中使用的外部组件如图3所示。组件值的选择在“示例实现”一节中进行了解释。

其中的一个ACMP (ACMP0)，是参照BulkVoltage;当ASM处于Bulk状态，电池达到BulkVoltage时，and门触发状态从Bulk变为吸收。

其他acmp用于通过保持电池电压在各自的值，如FloatVoltage和ReducedFloatVoltage，来影响CV制度，我们将很快描述。

图3。外部组件使用

图4。海底的配置

延迟/计数器。一旦电池退出本体阶段，剩余的状态转换为剩余的充电周期可以方便地触发时间持续时间。例如，电池在AbsorbDuration(2小时)后从吸收移动到Float，在FloatDuration(1小时)后从Float移动到ReducedFloat。在ReducedFloatVoltage花费了几天之后，电池将被拿回FloatVoltage再次为FloatDuration和过程迭代。这些基于时间的触发器使用延迟/计数器块CNT1/2/3来实现。我们将这些作为延迟而不是计数器来连接，因为计数器在复位时输出一个高值，这会干扰操作。相反，我们将其配置为上升缘延迟，如图4所示。例如，DLY3的DLY_IN来自ASM的Float状态输出;因此，当进入Float时，DLY3检测到高状态，并在FloatDuration之后将其提供给Float- reduced Float过渡。当ASM从Float移动到ReducedFloat时，DLY_IN返回到零，将输出也拖动到零。

参数	12V电池的值	变换后的值在VIN+
大部分电压	14.5 v	1.0 v
浮动电压	13.7 v	0.6 v
减少浮动电压	12.6 v	0.1 v

所有这些延迟的时钟源是CNT0，其输入是25kHz时钟，输出周期设置为60秒。

GPIOs。通过驱动Pin3上的HIGH输入，一个新的充电周期开始了。在实际应用中，这可以用于手动启动一个新的周期，基于时间或基于电池电压过低。最后一个用例需要一个外部比较器，并有效地将newcycloltage定义为一个触发器。对于12V的电池，它的值通常是11.5V。

在CC模式下，电流通常必须限制在C/10，其中C是AH中的电池容量。这是通过输出晶体管Q1和Q2通过Pin4驱动到ON或OFF状态，作为数字输出连接。电流决定电阻位于Q1的发射器上，对于额定最大充电电流为C/10的容量为C的电池，根据指示其值应为10/C。

电池与Q1的集电极相连，其电压对充电电流没有显著影响。

ACMP1 ACMP2。只有一种状态转换是由电压驱动的——BulkVoltage。与此相反，其他电压，例如FloatVoltage和ReducedFloatVoltage不是状态转换的触发器。相反，这些是电池所处状态的结果。由于所有这些电压都与CV制度有关，我们可以分别将它们作为ACMP1和ACMP2的参考，这允许我们根据当前状态和电池电压触发状态变化。这些比较器依次用于驱动现在所描述的充电晶体管Q1。

在CV模式下，有两种给电池充电的方法。一种是使用稳定电流，另一种是使用更高强度的脉冲电流。

例如，脉冲电流被用于PWM充电，这在铅酸电池中很流行，因为它可能有助于减少硫酸盐(见电池大学的文章[8]和相应的评论)。雷电竞下载app我们也在CV模式下使用脉冲充电，使用与CC充电相同的PNP晶体管。根据电池的状态，我们选择合适的ACMP来驱动偏置到Q1。我们对ACMP使用25mV的迟滞设置，使晶体管开/关保持电池的平均电压在期望的水平，等于所选ACMP的参考电压并在所选的迟滞带内。

例如，FloatVoltage是ACMP2的参考。当电池进入浮相时，我们希望使用ACMP2的输出来确定何时对Q1偏置。由于ACMP2的输入IN+引脚正在读取实际的电池电压，它的输出将开关晶体管的开关重复，因为实际的电池电压略有波动的FloatVoltage(在ACMP2的滞后带内)。类似的逻辑适用于在其他电压下的CV充电:BulkVoltage和ReducedFloatVoltage。这个逻辑在LUT0/1/2的真值表中被捕获，或者由L7一起或。

示例实现。该设计采用如图3所示的外部组件，用于给Exide 12V 4.5AH电池充电。Z1和Z2必须具有相似的工作电流范围。这里他们是LM4040s，工作电流范围为60 uA至10mA。随着R3 = 330R，电流范围在规格为所需的电池电压范围。需要C1，以避免在比较器处于迟滞范围时迫使GreenPAK响应过快，否则会导致虚假行为。当引脚4变高时Q2被驱动到饱和;通过Vcc = 15V的LED驱动近10mA。用红色LED, R1上的电压降大约是1V，所以R1应该设置为10/C欧姆，以限制充电电流为C/10。

下面的照片显示的波形在引脚4时，电池是在吸收和浮动CV制度。充电器的脉动特性是明显的;在这个测试装置中，充电脉冲约为5ms，充电电流为300mA。

图5。引脚4级，吸收

图6。引脚4水平，浮子

注意:在附带的。gp5文件中，雷电竞下载app为了测试和评估的目的，设置CNT0输出1s脉冲而不是60s脉冲，并且设置了DLY块数据，使AbsorbDuration, FloatDuration和ReducedFloatDuration各为1分钟。附在CNT0和DLY块上的标签表示在实际实现中更有意义的值。

结论

在本应用笔记中，我们演示了像GreenPAK这样的混合信号平台如何用最小的外部组件简化扩展电池充电器的设计。在一个健壮的、可现场部署的系统中，对设计的几个扩展是可能的，也是理想的。为了完全通用性，我们可以添加一个电流传感器，该传感器触发CV状态变化，而不是基于时间，而是基于电流低于某一特定值。电池电压的温度补偿是我们在这里没有考虑到的一个重要方面。我们也可以用一个负载依赖的电压触发器来开始一个新的充电周期。诸如AbsorbDuration, FloatDuration等参数可能取决于应用程序中经历的充放电周期的频率等等。最终，我们的目标是最大限度地延长电池的寿命，尽管铅酸电池几乎和切片面包一样古老，已经被分析到死亡，但它们是喜怒无常的生物，优化电池寿命说起来容易做起来难!