BTS660及其在电池智能检测与充电装置中的应用

充电电池广泛应用于工农业生产、国防科技等领域，而充电电池的检测与充电是在充电电池使用过程中必须解决的问题。电池智能检测与充电装置就是针对充电电池的检测与充电而专门研发的一套装备。在设计过程中，充分利用BTS660的高精度大电流开关这一特点，从而实现充电电池在检测与充电过程中的电流、电压转换，进而实现各项功能。

1 BTS660性能特点
    BTS660是Infineon Technologies AG公司生产的一款高精度大电流功率开关，是一款可以通过自我开启功能实现颠倒电池保护的功率MOSFET，可应用于电动机械的继电器、保险丝和分立电路的替代；可以作为一个接地负载，能够达到直流48 V的功率开关；适合类似灯以及发电机等加载高瞬时值电流的器件，以及各种类型的电容和电感负载。
    BTS660的主要特点如下：过载保护；电流限制，负载电流最大可达44 A，短路电流限制为90 A；短路保护；过热保护，工作温度范围-40～+150℃，存储温度范围为-55～+150℃：工作电压为5．0～58 V，过压保护为70 V；负极电压输出锁定；电感负载的快速断开；低电阻反向电流操作；负载电流信息的诊断反馈；电流开路负载检测；电源掉电保护；静电放电保护。

2 BTS660内部结构及其引脚描述
2．1 内部结构
    BTs660是具有电荷泵的N通道垂直功率场效应晶体管，对于负载电流具有电流控制输入以及电流反馈诊断的能力，其内部集成有多种保护功能。图l为BTS660的内部功能结构框图，它由电压源、电压传感器、温度传感器、电荷泵标准转换调整器以及过压、限流、过载保护等部分组成。

    BTS660主要由以下部分组成：1)输入电路，即静电放电保护，当流过引脚3的电流IIN为0时，功率开关接通，该器件开始工作；当IIN不为0时，开关闭合，器件停止工作。2)过压保护电路，当电压传感器检测到电压超过70 V时，逻辑控制电路就会断开电压源电压。3)电荷泵标准转换调整器；4)输出电压检测电路，检测输出电压大小，防止电压过高或过低；5)过载限制电路，检测负载大小，当负载过大时，限制负载起保护作用。6)电流判断与保护电路，判断电流大小，过流时起保护作用。
2．2 引脚描述
    BTS660采用T0220-7SMD封装，共7个引脚，各引脚功能如下：1)引脚1，2，6，7：负载输出，这些引脚必须短接，特别是在大电流应用中；2)引脚3：输入端，当该引脚为低电平时功率开关接通；3)引脚4：电源输入端，正常情况下工作电压为5．0～58 V：4)引脚5：负载电流流通比例的诊断反馈。[!--empirenews.page--]

3 BTS660在电池智能检测与充电装置中的应用
    根据检测对象——军用充电电池的特点，电池智能检测与充电装置主要能够完成电池容量检测、快速充电、正常充电、电池放电、电池修复等功能。在系统设计过程中，要求通过器件的电流变化范围比较大，而且由于采用了反向脉冲充电法实现电池充放电，在一个脉冲周期内要实现一次充放电的转换，所以对控制器件要求很高。在设计初，选用其他器件进行控制，但效果较差，且很容易烧毁，经过反复论证、查阅资料，最终确定使用BTS660作为充放电控制器。

    根据BTS660的功能及特点，在设计电池智能检测与充电装置时，采用BTS660实现电池充放电的控制，其应用设计电路图如图2所示。图2中使用了2片BTS660(U1和U2)，其中Ul控制充电过程电流，U2控制放电过程电流，U1的输出作为U2的输入，这样可以实现器件级联，INPUT端接恒流源。BTS660的引脚4接电源；引脚1、2、6、7短接作为输出，输出端接负载，在充电时负载为充电电池，放电时负载为放电电阻；引脚3为输入，输入端接有4N25以实现光电隔离；在引脚5和地之间接有一只放电电阻，该引脚输出为充放电采样电流，通过电压采样电路接单片机。
    在充放电回路控制中，充电和放电回路各由1个BTS660进行控制。充电时，当U1的引脚3为低电平，U1导通，恒流源和充电电池形成充电回路，此时，U1的引脚5输出的电流(0UTl)经过充电电流采样电路把数据发送到单片机接口，单片机发出指令来控制电池的充电。0UT3为系统提供电池端电压采样；放电时，当U2的引脚3为低电平时，U2导通，充电电池和大电流放电负载形成回路，此时，U2的引脚5输出的电流(0UT2)经过放电电流采样电路把数据发送到单片机的接口，单片机发送指令控制电池放电。
    在充放电过程中，BTS660的引脚3控制其导通(接地导通)，引脚5反映了该器件输出电流Is的大小，可由式(1)计算：
   
式中，Is为引脚5输出的反馈电流，IL为BTS660输出到电池的电流，Kilis取值与温度和IL有关。
    检测电流时，在BTS660的引脚5上串接一只电阻至地，其阻值为：
   
式中，IL(M)为正常工作时BTS660输出的最大电流，Vbb为其输入电压。经过计算，选用l kΩ电阻。
    实验证明，将BTS660应用于电池智能检测与充电装置中，完全可以达到设计要求。电池检测与充电装置也成功运用于生产中，运行稳定，效果良好。

4 结束语
    BTS660是一款高精度大电流功率开关，其功能强大、价格较低，特别适合各种电池保护以及大型充电器的设计等方面。利用BTS660作为核心控制器件设计的电池智能检测与充电装置已经批量生产，并成功应用于某军事领域，系统运行稳定，效果良好。