ai芯片设计软件（快速充电控制芯片AIC1783的应用）

AIC1783是一种新型的镍氢电池快速充电集成控制芯片。本文在介绍AIC1783的结构和特点的基础上，详细分析了该芯片在控制镍氢电池快速充电过程中的功能，并给出了相关的充电应用电路。该电路结构简单、性能完善，能有效的防止电池过充。

镍氢电池是20世纪90年代初才开始使用的新型二次电池。由于其具有能量比大、重量轻、温度特性好、污染低，记忆效果不明显等特点而得到了非常广泛的应用。然而由于充电方法的不正确，造成镍氢电池的使用寿命远远低于规定的寿命，也就是说很多电池不是被用坏的而是被充坏的，可见充电器的好坏对电池寿命有很大的影响。

因此，本文提出一种基于AIC1783芯片的镍氢电池充电器的设计方案，能有效的提高充电效率，防止过充电，延长电池的使用寿命。该充电控制器集成电路可应用于汽车通信装置、手机、笔记本电脑、电动玩具、便携式通信产品及视频和音频设备等。

AIC1783的结构及特点

1 芯片结构

AIC1783采用8脚DIP型和8脚SO型封装形式，内部电路组成框图如图1所示：

图1 AIC1783组成框图

芯片各个引脚的符号和功能功能如表1所示：

表1 AIC1783的引脚功能

2 主要特点

AIC1783与同类型集成控制芯片相比具有以下主要特点：

• 可通过-△V（-0.25%）检测、0△V（峰值电压定时器）、安全定时器、最大镍氢电池电压限制等功能终止快速充电；
• 快速充电安全定时器的周期可通过外部电阻器调节；
• 驱动外部LED指示充电或故障状态；
• 在快速充电之后自动转为涓流充电模式；
• 电源电压V_CC=5.0V±0.5V，电源电流I_CC=1.1mA（典型值）。

AIC1783的充电控制过程

AIC1783对镍氢电池的充电控制是分以下三个阶段来进行的。

（1）充电前镍氢电池电压检测

当AIC1783及其充电器系统接通电源后，AIC1783内部的数字电路全部复位，5脚外部的LED闪烁3次，然后通过7脚（VBT）检查被充镍氢电池的状况。7脚可接受的电压范围为0.16～2.7V，如果7脚上的电压未在这个预定的范围内，AIC1783将进入充电终止模式，内部电路全部处于保持复位状态。

（2）快速充电

镍氢电池通过故障检查之后开始快速充电，AIC1783的初始定时器和安全定时器开始计时。其中，初始定时器的周期为安全定时器的1/80。在初始定时器周期结束之前，-△V检测、峰值电压定时器和最大镍氢电池电压限制等功能截止。

在初始定时器周期期间，由于7脚的低电压极限仅为0.16V，即使是深度放电的镍氢电池也容易进行随后的快速充电。在快速充电过程中，AIC1783始终监视着7脚的电压，一旦遇到下面请况中的任何一种，AIC1783就由快速充电转换到涓流充电。

① -△V终止。当安全定时器的周期设定为80min时，7脚的电压每隔4s取样一次。如果在7脚上检测到-△V的值为峰值电压的0.25%，则快速充电周期终止。

② 0△V终止。在快速充电过程中，如果镍氢电池电压停留在其峰值电压，则快速充电周期终止。在安全定时器的6%的时间内，同时也在峰值电压定时器决定的时间内，在镍氢电池电压△V变化非常缓慢的情况下，快速充电同样会终止。

③ 最大安全定时器终止。安全定时器确定最大的快速充电时间。当AIC1783的2脚（TIMER）外接电阻器的阻值为100kΩ时，安全定时器周期等于80min。一旦安全定时器达到设定时间，快速充电立即终止。

④ 最大电压终止。在快速充电期间，AIC1783对最大镍氢电池端电压进行限制，一旦超过限制值，快速充电便终止。

（3）涓流充电

在快速充电结束后，镍氢电池进入涓流充电阶段。在涓流充电过程中，占空因数被IC内部电路设定为1/128。

具体的充电流程如图2所示：

图2 充电控制流程图

应用电路

用AIC1783作为控制器的镍氢电池充电器电路如图3所示：

图3 AIC1783的应用电路原理图

图中，AIC1783作为控制器，AIC1563是一种高效率DC/DC变换器。它能连续输出1.5A恒流为电池充电，也可用作升压、降压及负电压变换电路。该器件的特点有：输入工作电压范围3～30V；可连续输出1.5A电流而无需散热片；转换效率高达90%；内部有±2%精度的基准电压；静态工作电流仅1.6mA；工作频率范围l00Hz～100kHz；工作温度范围0～70℃。

AIC1563也有8脚DIP型及SO型封装形式，各管脚功能如表2所示。

表2 AIC1563的引脚功能

输入的220V/50Hz市电经变压器降压、整流滤波后得到12V的直流电压V_in，V_in经三段稳压器U1（7805）稳压后，输出5V电压并加到AIC1783的8脚（V_CC），为AIC1783提供直流偏置电压。7805输出的5V电压经R₃、R₄分压取样后，作为参考电压（约2.72V）输入到AIC1783的1脚。镍氢电池的电压见R₂、R₅分压采样后，由AIC1783的7脚检测。AIC1783的3脚悬空，选择正常的工作模式。

镍氢电池电压通过电阻器R₂和R₅分压后被U2的7脚检测，镍氢电池的数量不同时，R2和R5的阻值以及比值都必须作相应的改变，如表3所示：

表3 不同数目的镍氢电池对R2和R5的要求

AIC1783通过2脚与地之间的电阻器R₁₂，可线性调节安全定时器的周期。表4列出了R₁₂的阻值与振荡器频率f_OSC和安全定时周期t_st之间的关系。

表4 不同R12时的振荡频率和定时器周期

AIC1783的5脚外接的红色发光二极管（LED）可用于显示镍氢电池的充电状态，具体情况如表5所示

表5 充电状态的LED指示

AIC1783的6脚（ICON）输出的信号经三极管VT1反馈到AIC1563的5脚（反馈比较器的反相输入端），通过AIC1563内部电路进行比较，改变输出电压，从而实现充电电流控制。

样机研制与试验

如图4所示为利用AIC1783设计的镍氢电池快速充电样机，通过该充电样机对两节的镍氢电池进行充电试验，60min即可完成整个充电过程，与同类型的充电器相比充电速度提高了近一倍，充电效率可达90%以上。

图4 充电样机实物图

结束语

本文提出了一种新型的镍氢电池充电器的电路设计方案。该电路采用模拟集成公司生产的快速充电集成芯片AIC1783，整个电路结构简单、性能完善，通过改变电阻的设置可以对1～16节镍氢电池进行快速充电，当电池充满时，能够通过四种检测方式结束快充，并立即转为涓流充电，可以确保充满并避免过充，从而有效地延长了充电电池的使用寿命，通过实际应用表现出安全、高效和节能的特点，获得了良好的使用效果。

（本文选编自《电气技术》，原文标题为“快速充电控制芯片AIC1783的应用”，作者为邓国栋、姜少飞等。）

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