充電器架構

　　我們從充電曲線可以看出，單節鋰離子電池充電器需要可控的電流源。電流源輸出應當根據電池狀態而改變。考慮到上述要求，基于微控制器的實施方案需要以下功能模塊：

　　1. 電流控制電路

　　2. 電池參數（電壓、電流、溫度）測量電路

　　3. 充電算法（用于實現CC—CV充電曲線）

　　方案框圖如下所示：

　　圖2：鋰離子電池充電器框圖

　　電流控制電路可采用電壓源和電流反饋技術進行構建。其工作原理類似于典型的負反饋控制系統。允許充電電流通過小電阻以獲得反饋，從而產生一定的電壓。

　　電壓源可采用兩種方法進行創建：

　　1. 線性拓撲結構

　　2. 開關：降壓或升壓拓撲結構

　　線性拓撲結構采用線性模式的串聯導通元件（BJT或MOSFET），如圖3所示。

　　圖3：線性拓撲結構

　　通過控制串聯導通晶體管Q1的偏置實現對充電電流的控制。可使用數模轉換器（ADC）或脈寬調制器（PWM）配合外部RC低通濾波器來控制偏置。線性方法適用于充電電流（《1A）較低的情況，因為串聯導通元件會面臨功率消耗問題。

　　開關拓撲結構本身具有低功耗的優勢，能實現較高的充電電流。基于開關降壓調節器的充電器如圖4所示。

　　圖4：開關降壓調節器拓撲結構

　　充電電流由驅動MOSFET的PWM占空比而設定。

　　電池參數測量電路：反饋信號需要使用ADC進行測量，目前大多數微控制器均可提供ADC外設。在圖3和圖4中，我們看到了如何獲取電池電壓和電流反饋。然而，這些差分信號需要差分ADC進行測量，而通常在微控制器中采用的是單端ADC。圖4和圖5所示的電路通過讓微控制器接地和電源接地不同，可方便地加以修改，從而為電壓、電流和溫度等所有3個參數生成單端信號。

　　圖5：采用單端ADC進行測量