作者:施远征

    在仪器仪表产品中，便携式手持设备具有携带方便，不需要交流电源供电的特点

    ，这些设备的电源系统往往采用充电电池供电。便携式系统电源是一个复杂的装置，它包括许多复杂的电压监测和电源管理子系统，电源电压的精度是关键，在充电电池供电设计中，由于充电电池的特性，即电池在充满时电压很高，随着电池的不断放电,电压会逐渐下降，从而造成仪器工作不稳定，所以通常采用升降压电路或线性稳压器在电池输出端进行稳压。此外，充电电路的设计又直接影响充电效率和充电电池的寿命

    。

    笔者在实际应用中设计了一个具有快充功能和大功率输出的电源系统，该电源系统输出为DC5V，适用于一般的控制系统要求，输出电流最大为500mA，关闭模式时整个系统电源电流仅为10μA，对电池的消耗非常低，还具有给负载供电的同时进行充电的功能，另外充电控制器内置充电终止算法，无需外部微处理器的控制。

    图1为本设计的电路原理图。

    本设计采用MAX712（NiMH电池）作为充电控制器，MAX712输入电压范围为电池电压＋1V到20V，最小为5V，可冲1至16个串联电池，具有给负载供电的同时进行充电的功能，快速充电到涓流充电自动转换，内置△V／△t，最大温度TMAX，最大电压VMAX，超时等算法。在本设计中，根据电池的容量采用了超时算法，通过对MAX712的PRG0－PRG3的设置来完成电池数量（1．2V1600mAH×6）和定时器（264min）的设置，输入电压为DC12V，快充电流可以通过调节RSENSE来得到，具体算法如下：

    快充电流（IFAST）＝0．25V／RSENSE

    考虑到电池内部电阻的影响，经实测快充电流为500mA时，RSENSE为0．39Ω，涓流充电电流为IFAST／8。表1和表2分别给出了电池数量和定时器的编程设置方法。

    该电路具体工作情况如下，DC12V由整流电路获得，电路上电后充电控制器首先进入快充模式，定时器启动，快充电流为500mA左右；当△V／△t变为零（对于NiMH电池而言）或定时器超时，充电控制器会自动切换到涓流充电模式，涓流充电电流为IFAST／8。由于充电电路要用了内置△V／△t和超时算法，因此可以避免由于过充而导致电池的损坏。使用小涓流充电只会造成极小的温升，不会对电池造成损坏，而且也无需终止涓流充电或检测电池电压。充电电路在给电池充电的同时，也可为负载供电。

    如前所述，电池的电压是不稳定的，因此本设计采用了低压差线性稳压器MAX603作为稳压器，该芯片采用了P沟道MOSFET调整管和大功率封装技术，具有低的降落电压和电源电流（与输出电流无关），它比通常的双极型稳压器有更宽的工作范围。它的输入电压范围为2．7V至11．5V，稳压输出电压5V，输出电流500mA时压降为320mV，稳压器的输出电压有折返电流限制和热过载线路保护，工作电流为35μA，关闭模式时,电源电流减至2μA以下，因此MAX603对电池的消耗非常低。这种低压差线性稳压器在轻负载时具有节省电池的特性，在重负载时仍能提供低的降落电压，这使得它们的应用范围很广。

    由以上介绍可知，由于MAX603具有较宽的输入电压范围，而电池组在充满电时和电流将耗尽时的电压范围为8V到6V左右，因此可以得到稳定的5V输出。另外，整个电路在关闭模式时，电源电流只有10μA左右，对电池的消耗非常低，所以可以通过控制MAX603第四脚的电平来实现电源的开关。经过实际使用，该电源系统具有电压稳定、纹波小、输出功率大、使用方便安全可靠的特点，对于单片机系统、模数转换系统、液晶显示及背光系统、打印驱动都具有较好的适应性，完全能够满足便携手持设备电源系统的要求，而且具有较高的性能价格比。该电源系统，还可以通过对MAX712

    THI，TLO，TEMP的设置，进行其它充电终止算法的设置，这里不再赘述。