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用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

时间:2017-07-24 10:31来源:数码之家 作者:2n3055 点击:
之前用美信的DS2711制作了一个镍镉/镍氢电池充电器可见这里:http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=538292用了一段时间感觉很不错,但是这个充电器有一个致命缺点:它只能给单节镍镉/镍氢电池充电,对于打好包的电池组就无能为力了而手上又有很多镍镉电池组和
之前用美信的DS2711制作了一个镍镉/镍氢电池充电器
可见这里:http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=538292
用了一段时间感觉很不错,但是这个充电器有一个致命缺点:它只能给单节镍镉/镍氢电池充电,对于打好包的电池组就无能为力了
而手上又有很多镍镉电池组和镍氢电池组,种类五花八门,于是也打算为它们做一个合适的充电器

构思了一下,这个充电器应该能够满足以下要求:
1.能够根据需要选择输出电压,以便适合不同组合的电池
2.电流可调
3.充满自停,不能过充电
4.最好采用负Δ电压(-ΔV)检测方式检测电池
5.电路要简单,成本要低

最初计划用TEA1100或MAX712来完成这个制作,但是跑了一圈市场后发现MAX712停产,TEA1100就根本没有,再搜罗搜罗发现了比较合适的
BQ2002芯片,德州仪器出品。
按手册介绍,BQ2002可以对单只或多只镍镉/镍氢电池充电,可自动完成快速充电,补足充电,涓流充电;可以靠检测-ΔV,最高温度,最长时间,温度变化率的方式结束充电。当电池接入时,芯片会先检测电池温度和电压,如果温度和电压超出极限了,芯片会先对电池进行涓流充电,待电池温度和电压都符合要求后开始快速恒流充电,当电池达到终止快速充电标准后,转为补足充电,以快速充电电流的1/18对电池进行补足充电,直到定时器到点,转为涓流充电。充电速率,补足时间都是可以设置的,而且还有一个功能就是当电池刚刚接入后,为避免接触,电池不良造成误差,在刚开始充电的一段时间内是不会检测-ΔV的;但是这个芯片也有一个缺点,就是他是一个快速充电器芯片,它的最慢充电也是以0.5C的电流充电。
这个芯片还好没有停产,北京市场上没找到,说得从深圳发货,正好有个哥们去深圳出差,就劳烦他一下,还真有,让他带了3颗BQ2002回来,还好不是很贵,10元1颗,相比35块钱的DS2711已经够便宜的了。

设计电路,这个充电器的电路是在BQ2002的参考设计上改动而来,具体功能如下:
1.电压可调,共分6档,分别适应3.6V(3节)、4.8V(4节)、6V(5节)、7.2V(6节)、12V(10节)还有待定电压的电池组
2.电流可调,3档,分别是0.3A,0.6A,0.9A,以适应不同容量的电池
3.采用检测-ΔV方式判断电池是否充满
4.具有温度检测功能,随时监测充电中的电池温度,避免电池过热
5.快速充电,充满电只需要160分钟
6.既支持交流输入,也支持直流输入
7.较宽的工作电压,目前是7V-18V内都可以正常工作
8.电路简单,采用廉价的LM317做恒流
9.采用精密金属膜电阻作为电池电压采样用

货还没到,先制作出PCB来
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

还是采用热转印的方式
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

腐蚀过后
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

钢丝球刷掉碳粉,打孔,涂上一层松香水做保护
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

芯片到了,本来想着是直插的,不曾想他给我买的贴片的
板子都做好了.......只好转接板了
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

备料!全家福
电池采样电阻采用的是RJ-14型精密金属膜电阻,精度0.5%
其余就是普通元件,LM317还是拆机货,这些都无所谓
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

开始码件,还是先从最矮的贴片元件开始,这时候元件面没有任何
元件,PCB板可以平稳的放在桌面上焊接,如果先焊直插元件,
焊贴片时板很容易不稳当
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

焊完贴片焊直插,先从最矮的开始
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

继续,开始高一点的
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

焊上恒流用的LM317
先测量恒流是否正常
第一档,低电流0.3A
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

高电流档,0.58A
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

最大电流,0.87A
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

恒流电路正常,又检查了一下給芯片供电的5V电源,也正常,就可以焊上芯片了
这是做好的模样
还有一个滤波电容暂时不焊
调试阶段,电池采样电阻只焊了两档的,支持给4.8V(4节)和6V(5节)的电池组充电
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器
PCB背面
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

这是制作完成的充电器
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

先拿几个电池出来,4.8V 900mAh的镍氢电池组
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

充电中,电源是用的12V 1.5A开关电源,充电电流选择0.3A
黄灯亮起表示正在进行充电
通过电流表测试,充电电流是0.3A
由于LM317是线性的,所以效率比较低,因此,电源电压不能和电池电压相差
太大,像12V电源,充3.6V-6V电池都合适,要充7.2V电池的话,电源电压就得15V了
大量电能变成了热通过散热器散走了,0.3A电流下,LM317的散热器
是温热的,手可以长时间停留

用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器


下面是电路图
电流和电压通过跳线设置,非常方便
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器


调试:由于目前刚刚制作出来,所以调试还在进行中,目前已经对2组4.8V 900mAh镍氢电池组完成了充电,充满后,LED熄灭,电流为0,手摸电池是温热的;由于BQ2002的DataSheet内容较少,尤其是对温度检测方面没有详细描述,这给温度检测器件的选择带来了些许困难,自备的几种NTC均不适用,还得等晚上调试。
最终调试:仔细查看了DataSheet,貌似对于温度检测元件没有特殊要求,但是BQ2002是温度检测引脚TS电平在1/2Vcc+-0.5V时进入保护状态,也就是正好和DS2711相反,而按照DS2711的接法,就算是室温,BQ2002也会认为温度不符合要求,因此停止充电,既然知道了,问题迎刃而解。
原手册要求热敏电阻用石冢的103AT-2型负温度系数热敏电阻,这和DS2711要求的型号一致,但是这个型号实在买不到,虽然用的也是10K的负温热敏,但是不知道温度系数曲线也是麻烦事。

这是自制的温度检测线
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

按手册介绍,和NTC串联的电阻应该是3.57K,先在原先的10K电阻上并联一个5.6K的,正好是3.58K左右
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器
效果很好,接上电池,用烙铁靠近热敏电阻,很快充电指示灯熄灭,充电停止,
没有热敏电阻特性曲线,就不知道具体保护温度是多少,但用手感觉是温热的感觉,
看来温度检测的问题解决了,应该不会造成电池过热

另一个问题是不接电池时电路也会进入快速充电模式,经过检查发现是线路设计错误
空载时恒流电路不工作,输出口电压低,导致芯片进入快速充电模式
修改了一处线路,增加了一只IN4148,问题也得以解决。
左上角就是新增的二极管
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

至此,充电器的调试彻底完成,可以正常使用了
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

设定电压的跳线
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

大电阻边上是设定电流的跳线
只插一个可以获得0.3A或0.6A的电流
两个都插是0.9A
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

加上热敏电阻
用充电管理芯片BQ2002自制镍镉/镍氢电池组充电器

热敏电阻和电池的连接方式
按照规范,热敏电阻应该埋藏在电池包的深处
但是这是成品电池,没法再往里面埋热敏电阻了,
更何况N多电池组也埋不过来,就这样算了
(责任编辑:admin)
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