充電電池廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防科技等領(lǐng)域，而充電電池的檢測(cè)與充電是在充電電池使用過(guò)程中必須解決的問題。電池智能檢測(cè)與充電裝置就是針對(duì)充電電池的檢測(cè)與充電而專門研發(fā)的一套裝備。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分利用BTS660的高精度大電流開關(guān)這一特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)充電電池在檢測(cè)與充電過(guò)程中的電流、電壓轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。

　　1 BTS660性能特點(diǎn)

　　BTS660是Infineon Technologies AG公司生產(chǎn)的一款高精度大電流功率開關(guān)，是一款可以通過(guò)自我開啟功能實(shí)現(xiàn)顛倒電池保護(hù)的功率MOSFET，可應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)械的繼電器、保險(xiǎn)絲和分立電路的替代；可以作為一個(gè)接地負(fù)載，能夠達(dá)到直流48 V的功率開關(guān)；適合類似燈以及發(fā)電機(jī)等加載高瞬時(shí)值電流的器件，以及各種類型的電容和電感負(fù)載。

　　BTS660的主要特點(diǎn)如下：過(guò)載保護(hù)；電流限制，負(fù)載電流最大可達(dá)44 A，短路電流限制為90 A；短路保護(hù)；過(guò)熱保護(hù)，工作溫度范圍-40～+150℃，存儲(chǔ)溫度范圍為-55～+150℃：工作電壓為5．0～58 V，過(guò)壓保護(hù)為70 V；負(fù)極電壓輸出鎖定；電感負(fù)載的快速斷開；低電阻反向電流操作；負(fù)載電流信息的診斷反饋；電流開路負(fù)載檢測(cè)；電源掉電保護(hù)；靜電放電保護(hù)。

　　2 BTS660內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其引腳描述

　　2．1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　BTs660是具有電荷泵的N通道垂直功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管，對(duì)于負(fù)載電流具有電流控制輸入以及電流反饋診斷的能力，其內(nèi)部集成有多種保護(hù)功能。圖l為BTS660的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)框圖，它由電壓源、電壓傳感器、溫度傳感器、電荷泵標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換調(diào)整器以及過(guò)壓、限流、過(guò)載保護(hù)等部分組成。

　　BTS660主要由以下部分組成：1)輸入電路，即靜電放電保護(hù)，當(dāng)流過(guò)引腳3的電流IIN為0時(shí)，功率開關(guān)接通，該器件開始工作；當(dāng)IIN不為0時(shí)，開關(guān)閉合，器件停止工作。2)過(guò)壓保護(hù)電路，當(dāng)電壓傳感器檢測(cè)到電壓超過(guò)70 V時(shí)，邏輯控制電路就會(huì)斷開電壓源電壓。3)電荷泵標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換調(diào)整器；4)輸出電壓檢測(cè)電路，檢測(cè)輸出電壓大小，防止電壓過(guò)高或過(guò)低；5)過(guò)載限制電路，檢測(cè)負(fù)載大小，當(dāng)負(fù)載過(guò)大時(shí)，限制負(fù)載起保護(hù)作用。6)電流判斷與保護(hù)電路，判斷電流大小，過(guò)流時(shí)起保護(hù)作用。

　　2．2 引腳描述

　　BTS660采用T0220-7SMD封裝，共7個(gè)引腳，各引腳功能如下：1)引腳1，2，6，7：負(fù)載輸出，這些引腳必須短接，特別是在大電流應(yīng)用中；2)引腳3：輸入端，當(dāng)該引腳為低電平時(shí)功率開關(guān)接通；3)引腳4：電源輸入端，正常情況下工作電壓為5．0～58 V：4)引腳5：負(fù)載電流流通比例的診斷反饋。　3 BTS660在電池智能檢測(cè)與充電裝置中的應(yīng)用

　　根據(jù)檢測(cè)對(duì)象——軍用充電電池的特點(diǎn)，電池智能檢測(cè)與充電裝置主要能夠完成電池容量檢測(cè)、快速充電、正常充電、電池放電、電池修復(fù)等功能。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要求通過(guò)器件的電流變化范圍比較大，而且由于采用了反向脈沖充電法實(shí)現(xiàn)電池充放電，在一個(gè)脈沖周期內(nèi)要實(shí)現(xiàn)一次充放電的轉(zhuǎn)換，所以對(duì)控制器件要求很高。在設(shè)計(jì)初，選用其他器件進(jìn)行控制，但效果較差，且很容易燒毀，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證、查閱資料，最終確定使用BTS660作為充放電控制器。

　　根據(jù)BTS660的功能及特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)電池智能檢測(cè)與充電裝置時(shí)，采用BTS660實(shí)現(xiàn)電池充放電的控制，其應(yīng)用設(shè)計(jì)電路圖如圖2所示。圖2中使用了2片BTS660(U1和U2)，其中Ul控制充電過(guò)程電流，U2控制放電過(guò)程電流，U1的輸出作為U2的輸入，這樣可以實(shí)現(xiàn)器件級(jí)聯(lián)，INPUT端接恒流源。BTS660的引腳4接電源；引腳1、2、6、7短接作為輸出，輸出端接負(fù)載，在充電時(shí)負(fù)載為充電電池，放電時(shí)負(fù)載為放電電阻；引腳3為輸入，輸入端接有4N25以實(shí)現(xiàn)光電隔離；在引腳5和地之間接有一只放電電阻，該引腳輸出為充放電采樣電流，通過(guò)電壓采樣電路接單片機(jī)。

　　在充放電回路控制中，充電和放電回路各由1個(gè)BTS660進(jìn)行控制。充電時(shí)，當(dāng)U1的引腳3為低電平，U1導(dǎo)通，恒流源和充電電池形成充電回路，此時(shí)，U1的引腳5輸出的電流(0UTl)經(jīng)過(guò)充電電流采樣電路把數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)接口，單片機(jī)發(fā)出指令來(lái)控制電池的充電。0UT3為系統(tǒng)提供電池端電壓采樣；放電時(shí)，當(dāng)U2的引腳3為低電平時(shí)，U2導(dǎo)通，充電電池和大電流放電負(fù)載形成回路，此時(shí)，U2的引腳5輸出的電流(0UT2)經(jīng)過(guò)放電電流采樣電路把數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)的接口，單片機(jī)發(fā)送指令控制電池放電。

　　在充放電過(guò)程中，BTS660的引腳3控制其導(dǎo)通(接地導(dǎo)通)，引腳5反映了該器件輸出電流Is的大小，可由式(1)計(jì)算：

　　式中，Is為引腳5輸出的反饋電流，IL為BTS660輸出到電池的電流，Kilis取值與溫度和IL有關(guān)。

　　檢測(cè)電流時(shí)，在BTS660的引腳5上串接一只電阻至地，其阻值為：

　　式中，IL(M)為正常工作時(shí)BTS660輸出的最大電流，Vbb為其輸入電壓。經(jīng)過(guò)計(jì)算，選用l kΩ電阻。

　　實(shí)驗(yàn)證明，將BTS660應(yīng)用于電池智能檢測(cè)與充電裝置中，完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。電池檢測(cè)與充電裝置也成功運(yùn)用于生產(chǎn)中，運(yùn)行穩(wěn)定，效果良好。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　BTS660是一款高精度大電流功率開關(guān)，其功能強(qiáng)大、價(jià)格較低，特別適合各種電池保護(hù)以及大型充電器的設(shè)計(jì)等方面。利用BTS660作為核心控制器件設(shè)計(jì)的電池智能檢測(cè)與充電裝置已經(jīng)批量生產(chǎn)，并成功應(yīng)用于某軍事領(lǐng)域，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，效果良好。