BTS660及其在電池智能檢測與充電裝置中的應(yīng)用
1 BTS660性能特點
BTS660是Infineon Technologies AG公司生產(chǎn)的一款高精度大電流功率開關(guān)，是一款可以通過自我開啟功能實現(xiàn)顛倒電池保護的功率MOSFET，可應(yīng)用于電動機械的繼電器、保險絲和分立電路的替代；可以作為一個接地負(fù)載，能夠達到直流48 V的功率開關(guān)；適合類似燈以及發(fā)電機等加載高瞬時值電流的器件，以及各種類型的電容和電感負(fù)載。
BTS660的主要特點如下：過載保護；電流限制，負(fù)載電流最大可達44 A，短路電流限制為90 A；短路保護；過熱保護，工作溫度范圍-40～+150℃，存儲溫度范圍為-55～+150℃：工作電壓為5．0～58 V，過壓保護為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；電源掉電保護；靜電放電保護。
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通道垂直功率場效應(yīng)晶體管，對于負(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)整器以及過壓、限流、過載保護等部分組成。
BTS660主要由以下部分組成：1)輸入電路，即靜電放電保護，當(dāng)流過引腳3的電流IIN為0時，功率開關(guān)接通，該器件開始工作；當(dāng)IIN不為0時，開關(guān)閉合，器件停止工作。2)過壓保護電路，當(dāng)電壓傳感器檢測到電壓超過70 V時，邏輯控制電路就會斷開電壓源電壓。3)電荷泵標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換調(diào)整器；4)輸出電壓檢測電路，檢測輸出電壓大小，防止電壓過高或過低；5)過載限制電路，檢測負(fù)載大小，當(dāng)負(fù)載過大時，限制負(fù)載起保護作用。6)電流判斷與保護電路，判斷電流大小，過流時起保護作用。
2．2 引腳描述
BTS660采用T0220-7SMD封裝，共7個引腳，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。[!--empirenews.page--]
3 BTS660在電池智能檢測與充電裝置中的應(yīng)用
根據(jù)檢測對象——軍用充電電池的特點，電池智能檢測與充電裝置主要能夠完成電池容量檢測、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)計過程中，要求通過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現(xiàn)電池充放電，在一個脈沖周期內(nèi)要實現(xiàn)一次充放電的轉(zhuǎn)換，所以對控制器件要求很高。在設(shè)計初，選用其他器件進行控制，但效果較差，且很容易燒毀，經(jīng)過反復(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，在設(shè)計電池智能檢測與充電裝置時，采用BTS660實現(xiàn)電池充放電的控制，其應(yīng)用設(shè)計電路圖如圖2所示。圖2中使用了2片BTS660(U1和U2)，其中Ul控制充電過程電流，U2控制放電過程電流，U1的輸出作為U2的輸入，這樣可以實現(xiàn)器件級聯(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，在充電時負(fù)載為充電電池，放電時負(fù)載為放電電阻；引腳3為輸入，輸入端接有4N25以實現(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，通過電壓采樣電路接單片機。
在充放電回路控制中，充電和放電回路各由1個BTS660進行控制。充電時，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，U1的引腳5輸出的電流(0UTl)經(jīng)過充電電流采樣電路把數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機接口，單片機發(fā)出指令來控制電池的充電。0UT3為系統(tǒng)提供電池端電壓采樣；放電時，當(dāng)U2的引腳3為低電平時，U2導(dǎo)通，充電電池和大電流放電負(fù)載形成回路，此時，U2的引腳5輸出的電流(0UT2)經(jīng)過放電電流采樣電路把數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機的接口，單片機發(fā)送指令控制電池放電。
在充放電過程中，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)。
檢測電流時，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BTS660輸出的最大電流，Vbb為其輸入電壓。經(jīng)過計算，選用l kΩ電阻。
實驗證明，將BTS660應(yīng)用于電池智能檢測與充電裝置中，完全可以達到設(shè)計要求。電池檢測與充電裝置也成功運用于生產(chǎn)中，運行穩(wěn)定，效果良好。
4 結(jié)束語
BTS660是一款高精度大電流功率開關(guān)，其功能強大、價格較低，特別適合各種電池保護以及大型充電器的設(shè)計等方面。利用BTS660作為核心控制器件設(shè)計的電池智能檢測與充電裝置已經(jīng)批量生產(chǎn)，并成功應(yīng)用于某軍事領(lǐng)域，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，效果良好。
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