中心議題：

• 電動自行車能源轉變趨勢
• 采用MSP430F20X3設計鋰電池充放電保護電路

解決方案：

• MOSFET宜選擇高速、導通電阻小
  、最大漏極電流大的
• 單節電池電壓/電流/溫度檢測采用輪回檢測技術 

本文從電動自行車能源轉變趨勢論述了采用超低功耗、高性能MSP430F20X3設計電動自行車的鋰電池充

、放電保護電路的方案。該方案從係統架構
、充放電電路、檢測及保護電路設計的每一個細節論述設計的全過程，為電動自行車電源的設計者提供了比較全麵的參考。

suizhediandongzixingcheshiyongdezhujianpuji，diandongzixingchedenengyuanyechengweizhongrenguanxindejiaodian。yiqiansuoshiyongdeqianxudianchitijida，zhiliangzhongqiebuhuishouhuiwuranhuanjing，erlilizidianchizhengzaichengweiqianxudianchidetidaipin

，tayijuyoujiaogaodenengliangzhongliangbihenengliangtijibi
，wujiyixiaoying，kezhongfuchongdiancishuduo，shiyongshoumingjiaochangdeyoudianchengweidiandongzixingchedeshouxuannengyuan。

目前應用於電動自行車的多為3並10串或4並10串電池組。 但它對充電器、保護電路的要求比較苛刻。要求較高的控製精度(精度高於1％),chongdianfangshishihengliuhengyafangshi，youguoyachongdianbaohu。qienengduiyudianyaguodidedianchijinxingyuchong
，chongdianzhongzhijiancechudianyajiancewai
，haixucaiyongqitadefuzhufangfazuoweifangzhiguochongdehoubeicuoshi，rujiancedianchiwendu、限定充電時間

，為電池提供附加保護。

采用集成度高，超低功耗的MSP430F20X3係列的單片機做此方案具有優勢。MSP430F20X3係列為高速、低功耗、模數混合信號單片機
，集成度高，功能強
，體積小
，低功耗。它適用於小型產品設計中尋求較高精度測量的應用。

MSP430F2013的結構特性
與其它類型的單片機相比，MSP430F20X3係列有以下特性：
　　·低電壓範圍1.8~3.6V
；
　　·超低功耗五種省電模式；
　　·從待機到喚醒不超過1mS；
　　·16位精簡指令集；
　　·帶2個捕獲/比較寄存器的16位定時器TimerA_2
；
　　·集成差分PGA輸入和內部參考電壓的16位A/D；
　　·通用串行接口(USI)，支持SPI和I2C；
　　·電源電壓監測。

係統架構
本方案所需要外加的外圍電路少，結構簡潔。可進行完善的過流
、過壓以及超溫保護，顯示充電管理過程。結構框圖如圖1。 充電/放電控製電路
充電控製電路設計的核心是利用PWM控製MOSFET管的導通，MSP430F20X3係列時鍾頻率最高為16MHz。如果取PWM分辨率為9位，MOSFET管工作頻率為16000000/512=32768 (Hz)，在音頻範圍外，不會產生噪聲。考慮到脈衝寬度與電源的輸出並非線性關係，電源輸出最多能控製到1/256

，完全滿足設計精度的需要。原理圖如圖2。
此外必須選擇適合的MOSFET，一般選擇一些高速
、導通電阻小、最大漏極電流大器件的
，如ROHM的RTF020P02。

電池組電壓/電流/溫度檢測電路
由於MSP430F20X3係列的指令速度可達16MIPS
，且SD_16的采樣速度為4kSPS，而且電池電壓/電流/溫度變化緩慢，因此對電池組中單節電池電壓/電流/溫度檢測采用輪回檢測即可完全滿足係統設計需要
；16位的高精度保證了對每節電池溫度

、恒流、恒壓等要求的準確控製。對單節鋰電池充電的曲線如圖3。 結語
基於混合信號的MSP430F20X3係列MCU支持高頻PWM工作(32kHz)、高速響應(納秒級響應)，並可將濾波器件的尺寸縮到最小。此外，係統還可以準確判斷充電的不同階段設定充電電流。對低成本充電器提供強有力的MCU 解決方案。

參考文獻:
1. MSP430X20X3 MIXED SIGNAL MICROCONTROLLER，Texas Instruments 2006.5
2. 周誌敏
、周紀海、紀愛華, 充電器電路設計與應用
，人民郵電出版社
，2005年10月
3. 李建保、李敬鋒，新能源材料及其應用技術--鋰離子電池

、太陽能電池及溫差電池
，清華大學出版社，2005年11月
4. 薛永毅，新型電源電路應用實例，電子工業出版社，2001年10月
5. 現代電源設計
，華興經濟情報研究所