Недавно я получил задание разработать зарядное устройство для аккумулятора. Я решил выбрать микросхему BQ2000TSN компании Texas Instruments из-за ее инвариантности к химическому составу батарей. В моем случае зарядное устройство используется для зарядки литий-ионного аккумулятора.
К выводу 3 микросхемы BQ2000 подключен открытый сток N-канального MOSFET, который можно использовать в качестве индикатора статуса заряда. Коротко о различных режимах:
- Высокий импеданс, цикл быстрой зарядки завершен (внутренний MOSFET закрыт).
- Низкий импеданс, быстрая зарядка (внутренний MOSFET открыт).
- Мигание с частотой 1 Гц, аварийная ситуация (например, перегрев).
Более детальное описание режимов можно найти в технической документации на BQ2000.
Для индикации статуса проще всего было бы подключить светодиод к выводу 3. Но для меня логичнее было бы иметь два светодиода: зеленый, который указывает на успешное завершение процесса зарядки, и красный, указывающий на продолжающуюся зарядку и на режим неисправности.
Мне нужна была дешевая схема, поэтому я предпочел решить эту задачу с помощью конструкции, сделанной на дискретных компонентах. На Рисунке 1 изображена схема светодиодной индикации для зарядного устройства.
 |
|
| Рисунок 1. | Светодиодный индикатор статуса заряда. |
Чтобы упростить объяснение, схема зарядного устройства была удалена. Каждое состояние схемы описано ниже.
Состояние 1: Выход LED микросхемы BQ2000 имеет высокое сопротивление.
Транзистор Q2 закрыт, так как его затвор притянут к земле резистором R7. К точке соединения R2 и R3 через резистор R4 будет приложено напряжение +5 В, в результате чего D2 останется выключенным, так как падение напряжения на D2 и R2 слишком мало. Транзистор Q1 будет открыт, поскольку на его затвор через резистор R3 подано напряжение +5 В, и светодиод D1 будет зажжен. C4 не будет заряжаться, так как путь его заряда постоянным током блокирован конденсатором C7.
Состояние 2: Выход LED микросхемы BQ2000 имеет низкое сопротивление.
Резистор R2 притянут к низкому уровню выводом 3 микросхемы BQ2000, и светодиод D2 зажжен. Q1 теперь будет выключен, поскольку на его затвор через резистор R3 подано напряжение низкого уровня, в результате чего светодиод D1 погаснет.
Состояние 3: Выход LED микросхемы BQ2000 переключается с частотой 1 Гц.
На Рисунке 2 показан снимок экрана для сигнала 1 Гц на выводе 3 микросхемы BQ2000. Сигнал переменного тока, проходя через C7, заряжает конденсатор C4 через диод D7. Транзистор Q2 начинает проводить ток, как только напряжение на заряжающемся конденсаторе C4 достигнет порогового напряжения затвора. В результате уровень напряжения на стоке Q2 и затворе Q1 станет низким. D1 погаснет, потому что Q1 теперь закрыт.
 |
|
| Рисунок 2. | Сигнал 1 Гц на выходе 3 микросхемы BQ2000. |
C4 заряжается при каждом положительном фронте сигнала 1 Гц, а затем разряжается. Поэтому важно, чтобы напряжение на C4 оставалось выше порогового напряжения затвор-исток транзистора Q2. Иначе D1 также будет мигать. Это обеспечивается правильным выбором постоянной времени RC элементов C4 и R7.
Сигнал 1 Гц поступает также в точку соединения резисторов R2 и R3, заставляя светодиод D2 мигать с частотой 1 Гц.
Обратите внимание, что при высоком уровне сигнала 1 Гц во время высокоимпедансного состояния выхода 3 резисторы R4 и R3 образуют делитель напряжения:
где VSUP – напряжение питания
В этом случае падение напряжения на D2 и R2 составляет 5 В – 4.76 В = 0.24 В, что недостаточно для включения D2.
D8 необходим для заряда C7 при низком уровне сигнала 1 Гц. Без D8 полярность сигнала 1 Гц будет преобразована в отрицательную.
Я обнаружил четвертый режим, который возникает, когда батарея не подключена к зарядному устройству. Форма сигнала на выводе 3 микросхемы BQ2000 для этого режима показана на Рисунке 3.
 |
|
| Рисунок 3. | Сигнал на выходе 3 микросхемы BQ2000. |
На нем виден импульсный сигнал, имеющий высокий уровень в течение 10.5 с и низкий в течение 500 мс. Возможно, я что-то упустил, но какого-либо упоминания о таком режиме в описании BQ2000 я найти не смог. Я решил сообщить об этом для полноты картины. Номиналы C4 и R7 выбраны таким образом, чтобы светодиод D2 также мигал с этой частотой, и пользователь мог заметить, подключен аккумулятор или нет.
Купить BQ2000 на РадиоЛоцман.Цены
