BTS660及其在电池智能检测与充电装置中的应用

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。