基于TPS5430和MAXl674的智能充电器

2．2 升压／降压电路设计

升压电路主要由升压式DC-DC电源转换器MAXl674组成。升压后输出4 V直接对电池进行充电。MAXl674升压电路如图4所示。

图4中，升压芯片的储能电感L1接MAXl674的LX引脚，电阻R1、R2和R3构成反馈网络，将输出电压反馈至FB引脚，芯片内部保持输出电压恒定。选取25 μH电感和680 μF电容组成一阶低通滤波器，截止频率，以削弱纹波对输出电压的影响。

降压电路主要由降压DC-DC转换器TPS5430组成，降压后直接对电池进行充电。TPS5430降压电路如图5所示。

经测试，综合考虑效率因素，选定开关频率为500 kHz，输入端的电容C6和C7为旁路电容和降压滤波电容，由于转换器中开关在导通瞬间需要较大电流，通过旁路电容吸收瞬间大电流和滤除高频噪声信号使芯片保持稳定工作。电路输出功率越大，工作频率越低，对应的电容值也应越大。选取等效串联电阻阻值低，容值为10μF的电解电容。根据芯片数据资料，输出端电感L1的取值按公式计算，可得所需的电感值是15．8μH，选取内径30 mm的铁硅铝磁芯自行绕制的电感值为18μH，以保证在额定的工作状况下不会出现磁饱和。电阻R1、R2和R3构成反馈网络，将输出电压反馈到芯片的VSNS引脚，该芯片自动调节输出电压，保证充电器输出端输出电压恒定。

3 试验结果及分析

1)电源内阻Rs=100 Ω，调整Es的大小，使其在10～20 V范围内变化，记录数据如表1所示。

由表l可见，在Es为1O V时，实测充电电流与理论值存在5．9 mA的偏差，充电电流低、充电器的转换效率不高可能与芯片的转换效率和输入电压有关，由TPS5430的数据资料可知，在输入电压为10 V左右，输出电流约为60 mA时，其工作效率约为92％。而在12～20 V范围内，实测充电电流大于理论计算充电电流值。

2)逐渐降低Es，直到充电电流Ic略大于0时，记录对应的电源电压Es，该电压即为最低可充电电压。为保证准确性，对多个不同的电源电压值进行测试，选取最优3组数据记录如表2所示。

由表2可见，当Es下降到3．6 V时，充电电流为0，充电器不能再对电池进行充电，故最低可充电电压为3．6 V。

3)从O开始逐渐升高Es，Rs为0．1 Ω；当Es升高到高于1．1 V时，更换Rs为1 Ω。然后继续升高Es，直到充电电流略大于0，记录此时的电源电压值，该电压即为自动启动充电功能的启动电压。为保证准确性，对多个不同的电源电压值进行测试，选取最优4组数据记录如表3所示。

由表3可见，当Es小于3．6 V时，充电电流持续为O，一旦Es上升到3．6 V后，充电电流由0开始增加，即自动启动充电电压为3．6 V。

作者：孙道宗，王卫星，姜晟，孔繁波 华南农业大学   来源：电子设计工程