当电流密度达到或超过电池电容的三分之一(C/3)时，对镍镉(NiCd)电池或电池组进行快速充电必须非常小心。电池完全充电后，高充电电流使得内部电池的压力和温度升高，这可能会迅速降解电池或毁坏它。

 

免遭毁坏的一种方法是监测电池表面温度(T_B)和环境温度(T_A)之间的温度差(T_DIFF)，并根据温度差的增加相应地减少充电电流(I_CH)。当然，你必须确保监测环境温度的传感器在与电池组热模块相似的结构中。否则，得到的热延迟的误差会产生相反的结果。

 

考虑一个示例设计，它必须将0℃到10℃的不同温度转变成C/3到0A成正比减小的充电电流。如果C等于750mA，C/3为250mA，则描述该线性系统的方程为：

 

 

图1表示上述设计方程(图1a)，包括主要电路元件的图形和数学表述：温度感应电路(图1b)，差值电压-电压转换器(图1c)，以及电压－高电流转换器(图1d)。该电路用两个匹配的低成本的硅二极管温度传感器分别测量出两个相关温度，T_B和T_A。

 

 

上述传感器的输出，V_B和V_A，进入减小，放大或偏移这些电压的差动放大器的输入端，产生了一个与T_DIFF成反比例的单端控制电压(V_SET)。最终，电压-高电流转换器提供了所需的充电电流(I_CH)，它与V_SET成正比。图1所示为当T_DIFF为0℃时(V_DIFF为0V)，V_SET设为2.5V，并将最大充电电流设为250mA。当T_DIFF上升到10℃时(V_DIFF为-20mV)，V_SET会呈线性下降到0V，导致I_CH降至0，停止充电。

 

 

这一设计源于用三个线性方程描述各个图形所示的电路元件。两温度引起的二极管电压进入标准的差动放大器(IC₁)的输入端，这是从V_B=(-2mV/℃)T_B+670mV中减去了传感器电压V_A=(-2mV/℃)T_A+670mV，从而产生了差值电压(V_DIFF)：

 

 

除了用方程2描述减小行为外，IC₁通过差值增益(A_DIFF)放大了V_DIFF，测得为125，并在输入端加上了一个+2.5V的偏移电压。该差动放大器的特性方程为：

 

 

通过简单地比较增益和偏移条件来挑选元件，从而设计出所需的单条件电路，这一过程通过下式进行描述：

 

 

要注意的是，比较条件也说明了怎样正确地连接各输入端----例如，V_B必须与V₍₊₎输入端相连，而V_A必须与V_(-)输入端相连。IC₁的差值增益为：

 

 

VREF由IC₂设定，一个低输出阻抗的参考芯片(REF-03)正好产生2.50V电压。

 

电压-高电流转换器的设计源于注意到I_CH与由温度决定的电压V_SET直接成正比，而电路特性为：

 

 

最后，请注意，IC3周围的负反馈使得V_SET直接穿过设定电流的电阻RSET，它为：

 

 

作者：Joseph Diecidue、Robert S. Villanucci
Email: dieciduej@wit.edu

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