使用锂离子技术实现电池充电器

　　通过控制串联导通晶体管Q1的偏置实现对充电电流的控制。可使用数模转换器(ADC)或脉宽调制器(PWM)配合外部RC低通滤波器来控制偏置。线性方法适用于充电电流(<1A)较低的情况，因为串联导通元件会面临功率消耗问题。

　　开关拓扑结构本身具有低功耗的优势，能实现较高的充电电流。基于开关降压调节器的充电器如图4所示。

　　图4：开关降压调节器拓扑结构

　　充电电流由驱动MOSFET的PWM占空比而设定。

　　电池参数测量电路：反馈信号需要使用ADC进行测量，目前大多数微控制器均可提供ADC外设。在图3和图4中，我们看到了如何获取电池电压和电流反馈。然而，这些差分信号需要差分ADC进行测量，而通常在微控制器中采用的是单端ADC。图4和图5所示的电路通过让微控制器接地和电源接地不同，可方便地加以修改，从而为电压、电流和温度等所有3个参数生成单端信号。

　　图5：采用单端ADC进行测量

　　电池负端可作为微控制器接地，这就让电压、温度和电流反馈可参考微控制器接地，并能进行单端ADC测量。对于电流反馈而言，正偏移电压需要引入，而反馈电压在电池充电时将为负。如图5所示，电阻R3和R4提供了所需的偏移电压。

　　充电算法：这一行为将结束环路。CPU读取ADC以获取电压、充电电流和温度读数，并根据充电曲线控制PWM占空比。CPU监控ADC结果与控制PWM的速度取决于环路响应时间和CPU带宽消耗二者之间如何平衡。

　　ADC参数和PWM分辨率：ADC分辨率和精确度以及PWM分辨率是在设计电池充电器时应考虑到的重要参数。ADC分辨率定义了输入电压测量的精度(这里是指反馈电压)。PWM分辨率则定义了改变输出信号占空比的精度，这进而又决定了电流控制电路的输出电压。锂离子电池充电时，电池电压需要实现准确和高精度的控制。当电池电压接近充满状态时，这一点就显得尤为重要。可控性取决于ADC分辨率、测量的准确度以及占空比变化的细粒度。

　　图5给出了采用赛普拉斯CY8C24x23 PSoC器件实施的充电器架构示例。微控制器与通用数字和模拟模块配合使用，可配置为特定的电路功能。举例来说，持续时间模拟模块可用来实施可编程增益放大器和比较器。开关电容模拟模块则有多种不同用途，包括滤波器、数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC) 等。数字基础模块可用来实施PWM、计数器、定时器和缓冲器，而数字通讯模块则可用来实施SPI、UART、IrDA RX和TX等通信接口。此外，该器件还可提供I2C模块，可用作为主设备或从设备。

　　图6所示为单节电池充电器应用的器件资源消耗情况，我们看到还有足够的数字和模拟模块能够实施其它有用的功能，这就为系统提供了更多的集成选项，从而有助于降低系统成本和大小。

　　图6：采用PSoC 1 (CY8C24x23)的实施方案