在開關(guān)模式下，DS2712電池充電器的開關(guān)速度隨電感選擇、充電電流和電池電壓而變化。在某些情況下，應(yīng)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(yīng)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和電池參數(shù)的電路開關(guān)速度。

介紹

使用DS2712開關(guān)模式電池充電器進(jìn)行設(shè)計(jì)時，快速確定電路預(yù)期轉(zhuǎn)換的頻率范圍非常有用。了解和控制開關(guān)頻率有助于優(yōu)化電感器選擇，為晶體管選擇提供指導(dǎo)，并規(guī)定PCB布局考慮因素等。對于DS2712架構(gòu)，充電模式不會影響開關(guān)頻率（與DS2715平臺一樣），因?yàn)榛鶞?zhǔn)電壓在所有模式下都是固定的。雖然電感在設(shè)置開關(guān)頻率方面起著最大的作用，但電池單元電壓的變化是主要的可變效應(yīng)。本應(yīng)用筆記分析了DS2712充電器電路，以及用于估算開關(guān)頻率的簡單電子表格。

電路概述

圖1所示為具有電池和檢測電阻負(fù)載的降壓開關(guān)充電器的等效電路。DS2712架構(gòu)通過調(diào)節(jié)R兩端的電壓來工作意義到所有充電模式的預(yù)設(shè)值。檢測電阻值以及該預(yù)設(shè)基準(zhǔn)電壓控制I的值負(fù)責(zé).對于鎳氫電池，首選四個充電階段——所有階段（預(yù)充電、快速充電、浮充和維護(hù)）均通過DS2712檢測電阻兩端的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。預(yù)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%。維護(hù)模式以快速充電電流的 1/64 工作。

根據(jù)電池組的狀態(tài)輸入各種充電狀態(tài)。當(dāng)電池電壓小于1.0V時，采用預(yù)充電模式對耗盡的電池緩慢充電?？斐淠Ｊ絻H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(yù)設(shè)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(xiǎn)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.DS2712開關(guān)基準(zhǔn)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(zhǔn)電壓組成。各種開關(guān)模式的占空比變化由 Q 處理抄送和 CC 輸出引腳（未顯示）。開關(guān)速度，而Q抄送是否進(jìn)行取決于我所需的時間負(fù)責(zé)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(dǎo)致負(fù)責(zé)超過一個或兩個比較器閾值，產(chǎn)生比標(biāo)稱值更大的峰峰值變化。圖2顯示了理想開關(guān)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(guān)閉。（未按比例繪制。

計(jì)算方法

I 的變化率負(fù)責(zé)由理想電感L的電壓和電流關(guān)系決定。

因此，Q 的開和關(guān)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(fù)責(zé)從一個高峰到另一個高峰。峰峰值由充電模式的遲滯值和導(dǎo)致比較器電平過沖的任何控制電路延遲設(shè)定。有關(guān)檢測比較器基準(zhǔn)電壓（V國際經(jīng)濟(jì)論壇）和遲滯電壓（VHYS_COMP).

為了簡化開關(guān)速度近似值，我們假設(shè)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(shè) V 的中點(diǎn)意義從峰值到峰值 [V國際經(jīng)濟(jì)論壇- （0.5 × VHYS_COMP）]為計(jì)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(zhǔn)電壓源電路環(huán)路周圍的壓降為QSW_ON和 QSW_OFF可以計(jì)算狀態(tài)以產(chǎn)生給定電池電壓的電感電壓，如下所示：

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(jì)算電感電壓，然后計(jì)算幾個工作點(diǎn)的開關(guān)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(yù)充電和浮充模式下的一個電池組電壓執(zhí)行本應(yīng)用筆記中所述的計(jì)算。

一旦計(jì)算出每個狀態(tài)和每個工作點(diǎn)的電感電壓，控制電路中的任何延遲都可以計(jì)入Q西 南部.對于我們的近似值，這是通過首先計(jì)算 I 中的額外變化來實(shí)現(xiàn)的負(fù)責(zé)由于Q的導(dǎo)通和關(guān)斷延遲西 南部根據(jù)以下公式：

電流的這種額外變化可以被認(rèn)為是 I負(fù)責(zé)由于控制信號或晶體管開關(guān)延遲而導(dǎo)致的比較器閾值過沖。為簡單起見，我們假設(shè)電感電壓在每種狀態(tài)下保持恒定。當(dāng)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：

此調(diào)整后的增量 I負(fù)責(zé)與先前計(jì)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(guān)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(guān)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(yīng)用筆記中描述的公式在電子表格中實(shí)現(xiàn)，用于輕松估算DS2712開關(guān)模式充電器電路的開關(guān)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(guān)速度計(jì)算電子表格。

第一組參數(shù)與參考原理圖的元件屬性有關(guān)。第二部分包含計(jì)算中使用的電池組的各個工作點(diǎn)。第三部分介紹電流檢測比較器的內(nèi)部設(shè)定點(diǎn);本節(jié)中的默認(rèn)值應(yīng)從DS2712器件的數(shù)據(jù)資料中驗(yàn)證。最后，最后一部分參數(shù)是DS2712固有的延遲，以及開關(guān)電路引起的任何額外延遲，必須考慮這些延遲才能進(jìn)行精確估計(jì)。

計(jì)算結(jié)果

將應(yīng)用電路的參數(shù)輸入可用電子表格的第一個選項(xiàng)卡后，可以在第二個選項(xiàng)卡中查看開關(guān)計(jì)算結(jié)果（圖5）。該電子表格顯示了每種模式和電池工作條件的結(jié)果，以及最終開關(guān)速度結(jié)果中使用的一些部分計(jì)算。其中包括每個狀態(tài)的電感電壓，I 的變化負(fù)責(zé)由于延誤，以及個人的開和關(guān)狀態(tài)時間。

圖 5.開關(guān)速度結(jié)果選項(xiàng)卡。

結(jié)論

從與基準(zhǔn)電路相關(guān)的開關(guān)速度估計(jì)中可以獲取許多有用的信息?？梢钥闯?，影響DS2712開關(guān)模式NiMH充電器開關(guān)速度的主要因素是電感值，I負(fù)責(zé)，V 的凈空在高于電池組電壓，在某些情況下，Q 開關(guān)緩慢導(dǎo)致延遲西 南部.此處介紹的分析可用于估計(jì)這些電路的開關(guān)速度，并在必要時了解如何最好地調(diào)整該速度。

審核編輯：郭婷