u2402b.pdf

ASICentrum

s.r.o.

Novodvorská 994, 142 21 Praha 4

Tel. (02) 4404 3478, Fax: (02) 472 2164, E-mail: info@asicentrum.cz

========== ========= ======== ======= ====== ===== ==== === == =

Popis obvodů U2402B, U2405B

Funkce integrovaných obvodů U2402B, U2405B

Oba dva obvody jsou téměř shodné a “pin to pin” kompatibilní, liší se jen v následujících vlastnostech:

a) U2402B ... nemá předformátovací fázi

U2405B ... má předformátovací fázi

b) U2402B ... může nabíjet i pouze jeden NiCd/NiMH článek

U2405B...

nemůže nabíjet pouze jediný NiCd/NiMH článek (jen dva a více)

Činnost obvodů je založena na sledování průběhu nabíjecí křivky - viz. obr.2, kde jsou také zachyceny jednotlivé fáze nabíjení,

t.j. předformátování (pouze U2405), rychlé nabíjení, koncové dobíjení a udržovací nabíjení. Obvody obsahují několik hlavních

bloků, které zajišťují správnou činnost nabíječky. Pokusím se popsat jednotlivé vývody ve spojitosti s těmito bloky . Na obr.1

je blokové schéma společné oběma typům.

Charakteristika a parametry

U2402B

U2405B

Napájecí napětí obvodu

8 až 26 V

Pouzdra

PDIP18

SOIC20

PDIP18

SOIC20

Kontrola podle -dU

ANO

Kontrola podle +d 2 U/dt 2

ANO

Výkonový prvek na čipu

Fázové řízení externího spínacího

prvku

ANO

Úvodní předformátování

pro úplně vybité články

ANO

Základní rychlé nabíjení

zrychlené pulzní

nabíjení

zrychlené pulzní

nabíjení

Koncové dobíjení

ANO

pulzní

ANO

pulzní

Udržovací nabíjení

ANO

pulzní

ANO

pulzní

Časové omezení

nabíjení

Kontrola teploty čipu

Kontrola teploty

akumulátoru

ANO

Možnost nabíjení jen 1 článku

ANO

Vybíjení

možné

externí

možné

externí

Indikace

2 x LED

Tab.1 Porovnání obvodů U2402B a U2405B

U sync

Uref

Osc

LED1 LED3

Řízení fáze tyristoru

Vref

6.5 V/10mA

Oscilátor

Indikace

nabíjení

Vyhodnocení

procesu

nabíjení

Test

Out

Výstup pro

ovládání

ext. zdroje

nabíjecího

proudu

Řídící jednotka

A/D převodník

Ubatt

"Power on

control"

Kontrola Vbatt

0.1 až 4V,

RESET

Udd

napájení

8 až 26 V

160 mV

Komparátor Tmax

Tmax Sensor

Začátek měřicí

fáze nabíjecího

cyklu

Gnd

OPo

OPi

Tmax

Sensor

Obr.1 Blokové schéma

U BAT

Připojení akumulátoru

Konec rychl.

nabíjeni.

Bez øízení

nabíjení

-dV

Předformátování

(jen U2405)

-dV

+d 2 V/dt 2 , -dV

Koncové

dobíjení

1/4 I CH

Udržovací

nabíjení

1/256 I CH

Rychlé nabíjení - I CH

I RB1

t 1 =5min

t 2 =20min

Obr.2 Nabíjecí křivka a fáze nabíjení

Vývod Ubatt

Tento vývod má dvě funkce. Jednak je určen k měření napětí na nabíjeném akumulátoru, jednak umožňuje “reset” obvodu. K

tomuto vývodu je uvnitř připojen 10-ti bitový analogově-digitální převodník (dále jen AD převodník). Tento AD převodník

průběžně snímá napětí na nabíjeném akumulátoru. Výsledky měření předává řídícímu bloku, který je zpracovává a řídí činnost

dalších bloků. Na AD převodník jsou kladeny relativně vysoké nároky. Rozlišovací schopnost je 6,5mV, což je nutné pro

správné rozpoznání změn napětí na nabíjeném akumulátoru. Maximální napětí, které je AD převodník schopen zpracovat je

4V. Dále je na vývod Ubatt v obvodu připojena detekce akumulátoru, t.j. obvod nespustí nabíjení pokud napětí na tomto

vývodu nebude větší než 0,1V. Jestliže naopak napětí na vývodu Ubatt překročí 5V (nebo poklesne pod 0,1V) je generován

“reset” obvodu a obvod se uvede do klidového stavu. Tento stav je indikován blikáním LED1. Obvod setrvá v tomto stavu,

dokud se na Ubatt neobjeví napětí v rozmezí 0,1 - 4V. Z tohoto je patrné, jakým způsobem lze k obvodu připojit vybíječku,

která musí zajistit následující funkce:

¡ po dobu vybíjení generovat napětí větší než 5V do vývodu Ubatt

¡ hlídat konečnou mez vybití akumulátoru, po dosažení této meze přerušit vybíjení a generaci napětí 5V

¡ vybíjet zvoleným proudem

Po zrušení generace napětí 5V nabíječka okamžitě zahájí nabíjecí cyklus. Obvod U2405 má ve svém algoritmu zahrnutou i fázi

předformátování. Ta se aktivuje pouze tehdy, pokud je po připojení nabíjeného akumulátoru napětí na vývodu Ubatt menší než

1,6V. Předformátování spočívá v tom, že do akumulátoru teče jen malý stejnosměrný proud, v našem případě určený hodnotou

rezistoru označovaného ve schematech jako RB1 (R23 u “komfortní” nabíječky). V okamžiku, kdy napětí na vývodu Ubatt

překročí hodnotu 1,6V, předformátování končí a začíná fáze rychlého nabíjení. Pokud napětí na vývodu Ubatt nedosáhne

hodnoty 1,6V

během deseti

minut, začne blikat

LED1 a obvod

setrvává v tomto

stavu. (To je také

důvod, proč s

těmito obvody

nelze nabíjet jen

jeden článek.)

Pokud by došlo po

deseti minutách ke

zvýšení napětí nad

1,6V obvod přejde

do fáze rychlého

nabíjení. Po

rozpoznání konce

nabíjení se spustí

fáze koncového

dobíjení. Ta je

ukončena buď po

20 minutách nebo

v okamžiku, kdy

obvod rozpozná

pokles napětí.

Potom obvod již

jen

Rychlé

nabíjení

2.56 s

20.48 s

5.12 s

I nabíjecí

Koncové

dobíjení

40 ms

(charge

break)

10 ms

udržuje

akumulátor

nabitém

stavu

malým

konzervačním

proudem

1310 s

5.1 2 s

(při

základním

nastavevení fosc =

800Hz jeden

dobíjecí puls

jednou za 1310

sekund). Průběhy

nabíjecích cyklů

jsou znázorněny na

obr 3.

I nabíjecí

Udržovací

nabíjení

Obr.3 Nabíjecí cykly (fosc = 800 Hz)

I nabíjecí

Vývod Sensor

Tento vývod je uvnitř obvodu připojen na komparátor (blok “Komparátor Tmax” na obr.1). Výstup komparátoru řídí činnost

nabíječky. Obecně platí, že pro normální činnost nabíječky musí být napětí na tomto vývodu větší než napětí na vývodu Tmax

a menší než 4V. Pokud se napětí na vývodu Sensor dostane mimo povolenou mez, nabíjení okamžitě končí. Obvod přejde do

udržovacího režimu nabíjení, ve kterém zůstává i když se napětí na vývodu Sensor vrátí do povolených mezí. Z tohoto stavu

lze obvod dostat pouze generováním signálu “reset”. Tento vývod se používá pro hlídání teploty nabíjeného akumulátoru, což

lze vřele doporučit, neboť cena termistoru je malá, ale hlavně, pokud obvod z nejrůznějších příčin nepozná konec nabíjení,

bude neustále nabíjet plným proudem, akumulátor se začne zahřívat a hrozí exploze nabíjeného akumulátoru se všemi

důsledky.

Vývod Tmax

Na vývodu se nastavuje odporovým děličem dolní mez napětí komparátoru, viz. vývod Sensor.

Vývod OPi

Vstup operačního zesilovače. Tento zesilovač je použit jako komparátor pro řízení zdroje proudu pro nabíjený akumulátor.

Komparátor porovnává napětí na vývodu OPi s vnitřní referencí 160mV. Jinými slovy řečeno, zdroj proudu pro nabíjený

akumulátor je řízen tak, aby úbytek napětí na rezistoru Rsh (R9 u “komfortní” nabíječky) (určen ke snímání nabíjecího proudu)

byl vždy právě 160mV. Změnou hodnoty rezistoru Rsh (R9) můžeme tedy volit nabíjecí proud podle následujícího vztahu:

Inab = 0,16 / Rsh [A,-,ohm]

Vývod OPo

Výstup operačního zesilovače, viz. vývod OPi . Tento vývod řídí zdroj proudu pro nabíjený akumulátor.

Vývod Vref

Na tomto vývodu je k dispozici stabilizované napětí cca 6,5V. Z vývodu lze odebírat proud až 10mA.

Vývody LED1, LED3

Tyto LED diody indikují jednak provozní a jednak chybové stavy. Přiznáváme, že podle firemních podkladů je popis funkce

těchto diod dost nepřesný nebo nejasný a proto uvádíme výsledky našich měření v tabulce 2.

U2402

U2405

Stav nabíjení akumulátoru

LED1

(červená)

LED3

(zelená)

LED1

(červená)

LED3

(zelená)

předformátování

--------

nesvítí

bliká

rychlé nabíjení

nesvítí

bliká

nesvítí

bliká

koncové dobíjení

nesvítí

svítí

nesvítí

svítí

udržovací dobíjení

nesvítí

svítí

nesvítí

svítí

reset nebo zkrat

bliká

nesvítí

bliká

nesvítí

teplota mimo rozsah před vložením akumulátoru

nesvítí

svítí

nesvítí

teplota mimo rozsah v průběhu nabíjení

svítí

nesvítí

svítí

nesvítí

předformátování delší než 10 min., Ubatt<1,6V

--------

bliká

nesvítí

Tab.2 Indikace průběhu nabíjení

Vývod Osc

Vývod pro připojení RC členu oscilátoru. Nominální kmitočet je 800 Hz. Kmitočet je třeba nastavit podle nabíjecího proudu a

kapacity nabíjeného článku. Platí (C=kapacita článku, Inab je nabíjecí proud):

fosc=Inab/C*800 [Hz, mA, mAh]

Vývod tp (Charge break)

Indikuje začátek fáze, kdy je nabíjení přerušeno kvůli měření napětí na nabíjeném akumulátoru. Vývod jde na úroveň blízkou

napájecímu napětí asi 40ms po ukončení nabíjecího cyklu (~18s) a setrvá na ní asi 10ms. Vlastní měřicí sekvence napětí na

vývodu Ubatt nastavá až po uplynutí doby 1,28s po skončení nabíjecího cyklu a trvá 1,28s (viz též obr. 3). Časy platí pro

kmitočet oscilátoru 800 Hz.

Vývod Test

Funkci neznáme. Pravděpodobně vstupně/výstupní vývod používaný při testování obvodu.

Vývod Out

Výstup pro fázové řízení tyristoru..

Vývod

Vývod je určen pro připojení externí kapacity bloku fázového řízení tyristoru. Pokud se fázové řízení nepoužije, je třeba pin

připojit na Gnd.

Vývod

Vývod je určen pro připojení externího rezistoru bloku fázového řízení tyristoru. Pokud se fázové řízení nepoužije pin zůstane

nepřipojen.

Vývod V

Vstup bloku fázového řízení tyristoru. Pin se v aplikacích prakticky vždy připojuje na pin Opo.

Vývod Usync

Vývod je určen pro vstup usměrněného zvlněného napětí (z usměrňovače) do bloku fázového řízení. Pokud se fázové řízení

nepoužije, je třeba pin připojit na Gnd.

Out

Usync

Out

Usync

Gnd

ΦΦ

Gnd

LED1

ϕϕ

Udd

OPo

Uref

OPi

Uref

OPi

Osc

Tmax

Test

Tmax

Test

Sensor

LED3

Sensor

LED3

Ubatt

Obr. 4 Obvod U2402,05 v pozdře PDIP18

Obr. 4 Obvod U2402,05 v pouzdře SOIC20

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: