基于MAX713的军用大功率多功能充电器的设计

简介

目前，我军在大量使用着各种型号、各种类别、各种性质的蓄电池。由于这些蓄电池参数（如电压、容量）和性质（如铅酸、镍镉、镍氢）的差别，使得每一种设备、仪器都配有一种充电器，而且这些充电器大都体积笨重、不易携带，在野战条件下有时很难及时为蓄电池补充能量。本文设计的大功率多功能充电器具有体积小、重量轻、充电电压低、容量范围广，适用于多性质电池充电等功能。

充电器参数设计

本文设计的充电器可对铅酸、镍氢、镍镉三种电池充放电。充电电流最大为16A，可充6V、12V、24V、30V、36V五档位的电池，充电容量从10Ah到240Ah，供电电源为AC187V~252V、50Hz，充电器体积为250mm×164mm×90mm，重量为3kg。

图1 MAX713封装图

MAX713的封装及引脚功能编程描述

MAX713的封装及引脚功能

1脚VLIMIT：设置单节电池最大电压，电池组（BATT+—BATT－）的最大电压Em不能超过VLIMIT×（电池数量n），且VLIMIT不能超过2.5V，当VLINIT接V+时，Em=1.65n（V），通常将VLIMIT与VREF连接。

图2 电池数量编程

2脚BATT+：电池组正极。

3脚PGM0：可编程引脚。

4脚PGM1：可编程引脚。通过对PGM0和PGM1脚电压的设定可设置充电电池的的数量，从1到16。

5脚THI：温度比较器的上限电压。当TEMP电压大上升到THI时，快速充电结束。

6脚TLO：温度比较器的下限电压。充电初始，当TEMP电压低于TLO时快速充电被禁止，直到TEMP电压高于TLO。

7脚TEMP：温度传感器输入。

8脚FASTCHG：快速充电状态输出。

9脚PGM2：可编程引脚。通过对PGM2和PGM3脚电压的设定可设置快速充电的最大允许时间（33min～264min）。

图3 最大充电时间的设定

图4 充电速率的设定

10脚PGM3：可编程引脚。除设定最大允许时间外，还可设定快速充电和涓流充电的速率。

11脚CC：恒流补偿输入。

12脚BATT－：电池组负极

13脚GND：系统地。

14脚DRV：驱动外围“PNP”。

15脚V+：分路调节器。V+对BATT－电压为+5V，为芯片提供分路电流（5mA～20mA）。

16脚REF：参考电压输出2V。

MAX713引脚编程控制

1. 可充电电池数量控制

通过对可编程引脚3脚PGM0、4脚PGM1进行简单的电压配置编程，实现对充电电池支数的控制，如图2所示。

2. 电池充满电判断

电池充满电时，应立即切断充电电路，防止过充，保护电池安全。判断电池充满电的方法很多，如最高电压控制、最小电流控制、最高温度控制等。

MAX713采用电压负斜率的方法来判断电池充满电。当电池电压增长出现负斜率后，MAX713发出充满关机信号，充电器停止充电。电压负斜率控制是一种综合效果较好的电池充满电判断方法。即电池充电到达峰点前，电压曲线的斜率是正值，到达峰点后电压曲线的斜率为负值。

3. 充电速率、充电时间控制

通过对PGM2和PGM3引脚的编程电压设置可设定电池的充电速率和充电时间的控制。

图5 AC/DC/变换电路

军用大功率多功能充电器的设计

充电器由AC/DC/变换、充电控制电路、蓄电池激活电路三部分组成。（见图5）

AC/DC变换器

它由桥式整流器、全桥逆变器、高频变压整流器及PWM发生器组成，把220V交流电变换成所需要的各种直流充电电压。

充电控制电路

充电控制电路，由可编程芯片（MAX713）、电压取样电路、电流取样电路等组成。

电压取样电路、电流取样电路将采样到的充电电压、电流信号经PID补偿电路送误差放大电路放大后，控制PWM电路和过压、过流保护电路。

可编程芯片（MAX713）是充电控制电路的核心器件，在本项目中根据对充电电池容量、电压性质的综合考虑，对MAX713设定的最大充电时间为264分钟，充电电流为C。MAX713的电路原理图如图6所示。


图6 MAX713充电控制电路图

蓄电池激活电路

蓄电池放电激活电路，用于对记忆、钝化、老化电池进行容量恢复。激活回路采用一个简单的比较运放器对激活电压、电流进行控制。

结论

综上所述，本文设计的大功率多功能充电器充分利用了集成电路MAX713的控制功能，优化了各种电路组合方式。具有体积小、重量轻、充电电池范围广等优点。