DS2715電池充電器的開關速度因充電模式、電感選擇和電池電壓而異。在某些情況下，應知道各種條件下的速度，以考慮噪聲靈敏度、峰峰值充電電流和電感選擇限制。本應用筆記提供了一個易于使用的電子表格，用于估算不同元件值、電池參數(shù)和充電模式的電路開關速度。

介紹

在開關模式下使用DS2715電池充電器進行設計時，快速確定電路預期轉(zhuǎn)換的頻率范圍非常有用。了解和控制開關頻率有助于優(yōu)化電感器選擇，為晶體管選擇提供指導，并規(guī)定PCB布局考慮因素等。通過DS2715進行NiMH充電的不同階段，不同的電流源需求和電池單元電壓會在很寬的范圍內(nèi)改變工作頻率。本應用筆記分析了DS2715開關模式電路，并提供了一個易于使用的電子表格，用于估算不同工作點的開關頻率。

電路概述

圖1所示為降壓開關充電器的等效電路，其中電池和檢流電阻作為負載。DS2715通過調(diào)節(jié)R兩端的電壓來工作意義到預設值。檢測電阻值以及該預設基準電壓控制I的值負責.對于鎳氫電池，首選四個充電階段，其中三個階段（預充電、快速充電和浮充）通過檢測電阻兩端的電壓進行調(diào)節(jié)。第四階段，維護，通過非穩(wěn)壓路徑以小的連續(xù)充電電流補充電池的自放電。預充電和浮充狀態(tài)的工作電流為快速充電期間調(diào)節(jié)的平均電流的 25%。這在DS2715中通過調(diào)節(jié)V的內(nèi)部基準電壓來實現(xiàn)。意義以減少 I負責.

根據(jù)電池組的狀態(tài)輸入各種充電狀態(tài)。當電池電壓小于1.0V時，采用預充電模式對耗盡的電池緩慢充電。快充模式僅在電池電壓高于1.0V且不超過1.65V時使用，但也可能在滿足其他快充條件時終止。浮充模式在預設的時間段內(nèi)遵循快速充電模式。R寄生是添加到參考電路中的可選參數(shù)，用于表示由于電池、保險絲或其他連接不理想而可能發(fā)生的任何顯著寄生壓降。

圖1.DS2715開關基準電路

用于調(diào)節(jié)檢測電阻電壓的控制電路由一個帶遲滯的比較器和一個驅(qū)動漏極開路輸出引腳的基準電壓組成。預充電和浮充模式的遲滯約為快速充電值的25%，因為這些模式使用的基準電壓較小。開關速度由 I 所需的時間決定負責從一個峰值到另一個峰值，然后再返回，其中包括反饋電路和轉(zhuǎn)動Q過程中的任何延遲西 南部和 D抓住斷斷續(xù)續(xù)。這些延遲導致負責超過一個或兩個比較器閾值，產(chǎn)生比標稱值更大的峰峰值變化。圖2顯示了理想開關控制波形的示例，圖3顯示了Q西 南部.

圖2.理想的充電電流控制波形。（未按比例繪制。

圖3.具有慢Q值的充電電流控制波形西 南部關閉。（未按比例繪制。

計算方法

I 的變化率負責由理想電感L的電壓和電流關系決定。

V = L × di/dt 和 dt = L × di/V

因此，Q 的開和關狀態(tài)的時間量西 南部隨每種狀態(tài)下L兩端產(chǎn)生的電壓以及I的變化而變化負責從一個高峰到另一個高峰。I 的峰峰值負責由充電模式的遲滯值和導致比較器電平過沖的任何控制電路延遲設置。參見DS2715數(shù)據(jù)資料，了解檢測比較器快速充電基準電壓（V足球俱樂部）和遲滯電壓（VHYS_FC).

為了簡化開關速度近似值，我們假設電感兩端的電壓對于每個Q西 南部狀態(tài)保持不變。我們還假設 V 的中點意義從峰值到峰值 [V足球俱樂部+ （0.5 × VHYS_FC）]為計算每種狀態(tài)的電感電壓提供了合理的穩(wěn)態(tài)條件。通過這些簡化，圖1中基準電壓源電路環(huán)路周圍的壓降為QSW_ON和 QSW_OFF可以計算狀態(tài)以產(chǎn)生給定電池電壓的電感電壓，如下所示：

VL(QSW_ON) = VIN - VDIODE - VQSW - VPAR - VBATT - VSENSE (Eq. 1)

VL(QSW_OFF) = VPAR + VBATT + VSENSE + VDCATCH (Eq. 2)

由于在快速充電模式下，電池電壓可能在1.0V至1.65V范圍內(nèi)變化，因此計算電感電壓，然后計算幾個工作點的開關速度非常有用。該電子表格可供下載，該電子表格將針對快速充電模式下的三種不同電池電壓以及預充電和浮充模式下的一個電池組電壓執(zhí)行本應用筆記中所述的計算。

一旦計算出每個狀態(tài)和每個工作點的電感電壓，控制電路中的任何延遲都可以計入Q西 南部.對于我們的近似值，這是通過首先計算 I 中的額外變化來實現(xiàn)的負責由于Q的導通和關斷延遲西 南部根據(jù)以下公式：

di(on delay) = dt × V(on)/L, where dt = tPDLY + tSW_OFF (Eq. 3)

di(off delay) = dt × V(off)/L, where dt = tPDLY + tSW_ON (Eq. 4)

電流的這種額外變化可以被認為是 I負責由于控制信號或晶體管開關延遲而導致的比較器閾值過沖。為簡單起見，我們假設電感電壓在每種狀態(tài)下保持恒定。當由于延遲引起的額外di被添加到由于遲滯引起的理論電流變化中時，我們有：

di(Qsw_ON) = VHYS_FC/RSENSE + di(on delay) (Eq. 5)

di(Qsw_OFF) = VHYS_FC/RSENSE + di(off delay) (Eq. 6)

此調(diào)整后的增量 I負責與先前計算的電感電壓一起代入理想電感方程，以確定總Q值西 南部打開和關閉狀態(tài)時間。通常，雙極性電路最有可能產(chǎn)生足夠的開關延遲，因此需要考慮這種額外的延遲水平，但用戶也可以為MOSFET電路建模延遲。

本應用筆記中描述的公式在電子表格中實現(xiàn)，便于估算DS2715開關模式充電器電路的開關速度。電子表格描述了用戶必須輸入的每個參數(shù)，或者用戶可以選擇修改的每個參數(shù)（圖 4）。

圖 4.開關速度計算電子表格。

第一組參數(shù)與參考原理圖的元件屬性有關。第二部分包含計算中使用的電池組的各個工作點。第三部分介紹電流檢測比較器的內(nèi)部設定點;本節(jié)中的默認值應從DS2715的數(shù)據(jù)資料中驗證。最后，最后一部分參數(shù)是DS2715固有的延遲，以及開關電路引起的任何額外延遲，為了進行精確估計，必須考慮這些延遲。

計算結果

將應用電路的參數(shù)輸入隨附電子表格的第一個選項卡后，可以在第二個選項卡中查看開關計算結果（圖5）。此選項卡顯示每種模式和電池工作條件的結果，以及最終開關速度結果中使用的一些部分計算。其中包括每個狀態(tài)的電感電壓，I 的變化負責由于延誤，以及個人的開和關狀態(tài)時間。

圖 5.開關速度結果選項卡。

結論

從與基準電路相關的開關速度估計中可以獲取許多有用的信息。可以看出，影響DS2715開關模式NiMH充電器開關速度的主要因素是電感值，I負責，V 的凈空在高于電池組電壓，在某些情況下，Q 開關緩慢導致延遲西 南部.此處介紹的分析可用于估計這些電路的開關速度，并了解如何在必要時最好地調(diào)整該速度。

審核編輯：郭婷