基于TPS5430和MAXl674的智能充电器

作者：时间：2010-11-15来源：网络收藏

摘要：太阳能电池板的便携式充电器是解决通信设备、田间测量仪器等移动式电子产品供电问题的最佳解决方案之一。采用TPS5430降压电路和MAXl674升压电路，由LM393、ICL7660等元件构成的切换电路为控制核心，设计具有自启动功能的电能收集充电器。充电器能够根据充电电压的不同，自动切换到不同的DC-DC变换电路，实现高效、快速充电。测试表明，当充电电源内阻Rs为100 Ω，充电电压Ec在10～20 V范围内，充电电池电动势Ec为3．6 V、内阻Rc为0．1 Ω时，充电电流I>58 mA，自动启动充电电压为3．6 V，电池放电电流为3 mA；而当充电电源内阻Rs为1 Ω，充电电压Es在1．2～3．6 V范围内时，最大充电电流可达256 mA。
关键词：TPS5430；MAXl674；LM393；ICL7660；充电器

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/180267.htm

太阳能的开发及利用在大力提倡发展低碳经济的时代背景下日益受到瞩目。我国光伏产业以每年30％的速度增长，最近三年全球太阳能电池总产量平均年增长率高达49.8％以上。而通信设备、田间测量仪器等便携式电子产品的普及使得以太阳能电池板为基础的便携式充电装置倍受青睐，不受地域限制，能够在传统充电器无法工作的场合进行应急或可持续充电。目前，充电电池的充电技术主要有电压负增量控制、时间控制、温度控制、最高电压控制技术等。假设充电电池的电压保持恒定的条件下，利用LM393、ICL7660等元件构成的切换电路控制，由TPS5430降压电路和MAXl674升压电路组成智能充电器，由可调直流电源模拟当太阳能电池板的输出电压大范围变化时，实现充电器的
自动启动并尽可能地增大充电电流来实现充电效率的提高。

1 理论分析与计算
充电器的测试原理示意图如图l所示。假定太阳能电池板的输出功率有限，电动势Es在一定范围内缓慢变化，监测和控制电路采用间歇工作方式，以降低能耗。可充电池的电动势Ec恒定为3．6 V，内阻Rc为0．1 Ω。

直流电源电动势为Es，电源内阻为Rs，可充电池电动势为Ec，可充电池内阻为Rc，充电电流为Ic，为防止电流倒灌，在可充电池两端并联电阻Rd。理想情况下，充电器的输入阻抗与电源内阻匹配，此时直流电源输出功率为充电器输出功率为Po=EcIc，则效率为。由此可得，当Rs=100 Ω，Es=10 V时，Ps=0．25 W，Ic>64 mA，η>92．16％；当Es=20 V时，Ps=1 W，Ic>160 mA，η>57．6％。为了尽可能提高高电压时的充电效率，除选用TPS5430构成降压电路外，应尽量降低切换电路的开关频率。电路中主要功耗元件是功率场效应管(FET)，在低频情况下，功率FET主要是传导损耗，在高频情况下，传导损耗维持不变，同频率有关的损耗会增大。较高或较低的开关频率均会使效率降低，综合考虑各因素并结合试验，测得开关频率为500 kHz时效率为94．35％。