AIC1783是一種新型的鎳氫電池快速充電集成控制芯片。本文在介紹AIC1783的結構和特點的基礎上，詳細分析了該芯片在控制鎳氫電池快速充電過程中的功能，并給出了相關的充電應用電路。該電路結構簡單、性能完善，能有效的防止電池過充。

鎳氫電池是20世紀90年代初才開始使用的新型二次電池。由于其具有能量比大、重量輕、溫度特性好、污染低，記憶效果不明顯等特點而得到了非常廣泛的應用。然而由于充電方法的不正确，造成鎳氫電池的使用壽命遠遠低于規定的壽命，也就是說很多電池不是被用壞的而是被充壞的，可見充電器的好壞對電池壽命有很大的影響。

因此，本文提出一種基于AIC1783芯片的鎳氫電池充電器的設計方案，能有效的提高充電效率，防止過充電，延長電池的使用壽命。該充電控制器集成電路可應用于汽車通信裝置、手機、筆記本電腦、電動玩具、便攜式通信産品及視頻和音頻設備等。

AIC1783的結構及特點

1 芯片結構

AIC1783采用8腳DIP型和8腳SO型封裝形式，内部電路組成框圖如圖1所示：

圖1 AIC1783組成框圖

芯片各個引腳的符号和功能功能如表1所示：

表1 AIC1783的引腳功能

2 主要特點

AIC1783與同類型集成控制芯片相比具有以下主要特點：

• 可通過-△V（-0.25%）檢測、0△V（峰值電壓定時器）、安全定時器、最大鎳氫電池電壓限制等功能終止快速充電；
• 快速充電安全定時器的周期可通過外部電阻器調節；
• 驅動外部LED指示充電或故障狀态；
• 在快速充電之後自動轉為涓流充電模式；
• 電源電壓V_CC=5.0V±0.5V，電源電流I_CC=1.1mA（典型值）。

AIC1783的充電控制過程

AIC1783對鎳氫電池的充電控制是分以下三個階段來進行的。

（1）充電前鎳氫電池電壓檢測

當AIC1783及其充電器系統接通電源後，AIC1783内部的數字電路全部複位，5腳外部的LED閃爍3次，然後通過7腳（VBT）檢查被充鎳氫電池的狀況。7腳可接受的電壓範圍為0.16～2.7V，如果7腳上的電壓未在這個預定的範圍内，AIC1783将進入充電終止模式，内部電路全部處于保持複位狀态。

（2）快速充電

鎳氫電池通過故障檢查之後開始快速充電，AIC1783的初始定時器和安全定時器開始計時。其中，初始定時器的周期為安全定時器的1/80。在初始定時器周期結束之前，-△V檢測、峰值電壓定時器和最大鎳氫電池電壓限制等功能截止。

在初始定時器周期期間，由于7腳的低電壓極限僅為0.16V，即使是深度放電的鎳氫電池也容易進行随後的快速充電。在快速充電過程中，AIC1783始終監視着7腳的電壓，一旦遇到下面請況中的任何一種，AIC1783就由快速充電轉換到涓流充電。

① -△V終止。當安全定時器的周期設定為80min時，7腳的電壓每隔4s取樣一次。如果在7腳上檢測到-△V的值為峰值電壓的0.25%，則快速充電周期終止。

② 0△V終止。在快速充電過程中，如果鎳氫電池電壓停留在其峰值電壓，則快速充電周期終止。在安全定時器的6%的時間内，同時也在峰值電壓定時器決定的時間内，在鎳氫電池電壓△V變化非常緩慢的情況下，快速充電同樣會終止。

③ 最大安全定時器終止。安全定時器确定最大的快速充電時間。當AIC1783的2腳（TIMER）外接電阻器的阻值為100kΩ時，安全定時器周期等于80min。一旦安全定時器達到設定時間，快速充電立即終止。

④ 最大電壓終止。在快速充電期間，AIC1783對最大鎳氫電池端電壓進行限制，一旦超過限制值，快速充電便終止。

（3）涓流充電

在快速充電結束後，鎳氫電池進入涓流充電階段。在涓流充電過程中，占空因數被IC内部電路設定為1/128。

具體的充電流程如圖2所示：

圖2 充電控制流程圖

應用電路

用AIC1783作為控制器的鎳氫電池充電器電路如圖3所示：

圖3 AIC1783的應用電路原理圖

圖中，AIC1783作為控制器，AIC1563是一種高效率DC/DC變換器。它能連續輸出1.5A恒流為電池充電，也可用作升壓、降壓及負電壓變換電路。該器件的特點有：輸入工作電壓範圍3～30V；可連續輸出1.5A電流而無需散熱片；轉換效率高達90%；内部有±2%精度的基準電壓；靜态工作電流僅1.6mA；工作頻率範圍l00Hz～100kHz；工作溫度範圍0～70℃。

AIC1563也有8腳DIP型及SO型封裝形式，各管腳功能如表2所示。

表2 AIC1563的引腳功能

輸入的220V/50Hz市電經變壓器降壓、整流濾波後得到12V的直流電壓V_in，V_in經三段穩壓器U1（7805）穩壓後，輸出5V電壓并加到AIC1783的8腳（V_CC），為AIC1783提供直流偏置電壓。7805輸出的5V電壓經R₃、R₄分壓取樣後，作為參考電壓（約2.72V）輸入到AIC1783的1腳。鎳氫電池的電壓見R₂、R₅分壓采樣後，由AIC1783的7腳檢測。AIC1783的3腳懸空，選擇正常的工作模式。

鎳氫電池電壓通過電阻器R₂和R₅分壓後被U2的7腳檢測，鎳氫電池的數量不同時，R2和R5的阻值以及比值都必須作相應的改變，如表3所示：

表3 不同數目的鎳氫電池對R2和R5的要求

AIC1783通過2腳與地之間的電阻器R₁₂，可線性調節安全定時器的周期。表4列出了R₁₂的阻值與振蕩器頻率f_OSC和安全定時周期t_st之間的關系。

表4 不同R12時的振蕩頻率和定時器周期

AIC1783的5腳外接的紅色發光二極管（LED）可用于顯示鎳氫電池的充電狀态，具體情況如表5所示

表5 充電狀态的LED指示

AIC1783的6腳（ICON）輸出的信号經三極管VT1反饋到AIC1563的5腳（反饋比較器的反相輸入端），通過AIC1563内部電路進行比較，改變輸出電壓，從而實現充電電流控制。

樣機研制與試驗

如圖4所示為利用AIC1783設計的鎳氫電池快速充電樣機，通過該充電樣機對兩節的鎳氫電池進行充電試驗，60min即可完成整個充電過程，與同類型的充電器相比充電速度提高了近一倍，充電效率可達90%以上。

圖4 充電樣機實物圖

結束語

本文提出了一種新型的鎳氫電池充電器的電路設計方案。該電路采用模拟集成公司生産的快速充電集成芯片AIC1783，整個電路結構簡單、性能完善，通過改變電阻的設置可以對1～16節鎳氫電池進行快速充電，當電池充滿時，能夠通過四種檢測方式結束快充，并立即轉為涓流充電，可以确保充滿并避免過充，從而有效地延長了充電電池的使用壽命，通過實際應用表現出安全、高效和節能的特點，獲得了良好的使用效果。

（本文選編自《電氣技術》，原文标題為“快速充電控制芯片AIC1783的應用”，作者為鄧國棟、姜少飛等。）

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