本文以RS393為例，闡述如何將窗口比較電路應(yīng)用于鋰電池充電溫度控制電路。分析窗口比較器的工作原理以及滯回電路中的計(jì)算。

RS393的主要參數(shù)：

●供電范圍：+ 1.8V至+ 5.5V

●低靜態(tài)電流Vs = 5V時(shí)50μA/ch(TYP)

●輸入共模電壓范圍:(V-)-0.1V to (V+)+0.1V

●低輸出飽和電壓：150mV(TYP)

●群延時(shí)（H to L@5V）：185ns

●開(kāi)漏輸出

鋰電池充電電路中做溫度控制的必要性：

當(dāng)環(huán)境中的溫度較低時(shí)，電池的實(shí)際可用容量將迅速發(fā)生衰減。如果溫度過(guò)低（如低于0℃）時(shí)，對(duì)鋰電充電可能引發(fā)瞬間電壓過(guò)沖，造成內(nèi)部短路。電池溫度過(guò)熱則可能會(huì)引起冒煙、起火甚至爆炸等事故。

電池最適宜的充電溫度約為10℃到30℃之間，過(guò)高或者過(guò)低的溫度都將引起電池壽命的較快衰減。只有準(zhǔn)確的測(cè)量出電池的環(huán)境溫度，才能分別在低溫和高溫環(huán)境下對(duì)電池進(jìn)行預(yù)熱和散熱。

溫度控制電路的設(shè)計(jì)：

使用RS393搭建成的窗口比較器，用于鋰電池溫度的檢測(cè)：

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圖1 ?窗口比較電路

?鋰電池的溫度，此處使用PTC（正溫度系數(shù)熱敏電阻）的方式獲得。為計(jì)算方便，假設(shè)熱敏電阻在10℃時(shí)的阻值為15KΩ，在30℃時(shí)阻值為5KΩ。將圖中兩個(gè)比較器電路的輸入和輸出分別并聯(lián)起來(lái)。當(dāng)輸入信號(hào)小于2.5V或者大于3.75V時(shí)，電路輸出低電平；當(dāng)輸入信號(hào)介于2.5V和3.75V之間的時(shí)候，電路輸出高電平，這就構(gòu)成了一個(gè)窗口比較器。

滯回窗口比較電路的設(shè)計(jì)與必要性分析：

圖1的電路接法，當(dāng)比較器的輸入信號(hào)緩慢接近正向/負(fù)向門(mén)電平時(shí)，疊加在信號(hào)上的干擾脈沖極有可能會(huì)引起輸出的誤翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致誤判。對(duì)此，滯回電路是一個(gè)最優(yōu)的解決方案，圖2為增加了正反饋電阻后的滯回窗口比較電路。

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圖2 ?滯回窗口比較電路

使用節(jié)點(diǎn)電壓法分別對(duì)比較器的輸入、輸出電壓節(jié)點(diǎn)分析。得出窗口比較器的上限閾值電壓Vupp和Vupn；下限閾值電壓Vdown和Vdownn。以正溫度系數(shù)的PTC熱敏電阻為例，不同閾值的電壓與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示：

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表1 ?不同閾值電壓與溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系

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滯回窗口比較電路仿真波形如下：

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?圖3 ?滯回窗口比較電路波形圖

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由圖3可見(jiàn)，增加滯回后的窗口比較器電路，就可以避免振鈴現(xiàn)象對(duì)電路輸出的干擾。

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附錄：潤(rùn)石科技比較器選型樹(shù)狀圖

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