智能锂电池充电器设计
南阳理工学院本科生毕业设计(论文)
学院：电子与电气工程学院专业：自动化
学生：张玉坤
指导教师：尹应鹏
完成日期 2014 年 5 月
南阳理工学院本科生毕业设计（论文）
智能锂电池充电器设计Design of Smart Li-ion Battery Charger
总计：30 页
表格： 2 个
插图：14 幅
南阳理工学院本科毕业设计（论文）
智能锂电池充电器设计
Design of Smart li-ion Battery Charger
学院：电子与电气工程学院
专业：自动化
学生姓名：张玉坤
学号：1209624034
指导教师（职称）：尹应鹏（讲师）
评阅教师：
完成日期：
南阳理工学院
Nanyang Institute of Technology
智能锂电池充电器设计
自动化专业张玉坤
［摘要］充电器已经在我们的日常生活中普遍应用，随着移动设备的发展，可充电电池已经成为移动设备电源的必要器件，相配套的充电器和可对多种电池充电的充电器的市场需求量也逐渐上升。本次设计采用MAX1898作为智能充电芯片，通过单片机控制可以实现预充，快速充电，恒压充电以及蜂鸣报警等智能化充电过程。另外还可以监控充电过程中的各个状态。实现电路电路简单，成本较低，而且充电效果很好，包括安全性高，耗时短，对电池损坏小，满足一般用户的要求。
［关键词］充电器；智能；单片机；MAX1898
Design of Smart li-ion Battery Charger
Automation Specialty ZHANG Yu-kun
Abstract:Chargers have been widely applied in our daily life and with the development of mobile devices, rechargeable batteries have become mobile equipment necessary components, the market demand of the charger corresponding and charging to various battery is rising gradually.The design uses a lithium battery smart charger MAX1898 chip, chip control can be achieved by pre-charging, fast charging, constant voltage charging and buzzer alarm and other intelligent charging process.It also can monitor each state in the process of charging.Realizing circuits is simp, low cost, and charging effect is very good, including high security,little time-consuming , meet the requirements of general users.
Keywords：The charger;intelligent；Single chip microcomputer；MAX1898
目录
1 引言 (3)
2 方案设计和论证 (3)
2.1 设计任务及要求 (3)
2.2 方案设计与论证 (4)
2.2.1 充电控制芯片的选择 (4)
2.2.2 电池充电芯片的选择 (5)
3 硬件电路介绍 (5)
3.1主控制芯片STC89C52介绍 (5)
3.1 STC89C52单片机引脚及说明 (6)
3.2 MAX1898特性介绍 (8)
3.2.1 MAX1898芯片引脚及说明 (8)
4 系统软件设计和调试 (11)
4.1 单元电路设计 (11)
4.1.1 单片机模块电路 (11)
4.1.2 充电器充电控制电路设计 (12)
4.2 总电路设计 (12)
5系统程序设计 (13)
5.1 程序设计概述 (13)
5.2 程序流程图 (14)
6 系统硬件设计和调试 (17)
6.1 电路图设计介绍 (17)
6.2 硬件电路制作 (18)
6.3 系统电路软、硬件连调 (20)
总结 (23)
致谢 (24)
参考文献 (25)
附录 (26)
1 引言
随着社会信息化过程的快速发展对电力、信息系统的安全稳定高效运行提出了更高的要求。在人们的生产及生活当中，对各种电气、电子设备的应用也越来越广泛，而且与人们的工作、生活的关系越来越密切，越来越多的工业生产、控制、信息等重要数据都需要由电子信息系统来处理和存储。而各种电力设备都离不开可靠的电源，因为假若在工作中间电源中断，人们的生产和生活都会造成无法预估的耽误。
对于由交流供电的用电设备，为了避免出现不可预估的情况，必须出现一种电源系统，它能直接地为人们的生产和生活提供以安全和操作为目的可靠的备用电源。为此，以安全和操作为目的的备用电源设备上都使用充电电池。这样，即使电力网停电，也可利用由充电电池构成的安全和操作备用电源，从容地采用其他应急手段，避免重大损失的发生。而对于采用充电电池供电的用电设备，从生产、信息、供电安全角度来说，充电电池在系统中处于及其重要的地位。
同时，具体到生活当中，随着社会的快速发展，电子产品微型化、便携式也使得充电电池越来越重要，锂离子电池具有较高的比能量，放电曲线平稳，自放电率低，循环寿命长，具有良好的充放电性能，可随充随放、快充深放，无记忆效应，不含镉、铅、汞等有害物质，对环境无污染，被称为绿色电池。基于这些特性，所以锂电池得到了迅速的发展和广泛的应用。锂电池充电器是为锂离子充电电池补充能源的静止变流装置，其性能的优劣直接关系到整个用电系统的安全性和可靠性指标。
本文提出一种结合智能充电芯片MAX1898和单片STC89C52的充电器软硬件设计方案。MAX1898功能十分强大，内部电路包括输入电流调节器、电压检测器、充电电流检测器和主控器。它与单片机强大的控制功能配合使用，使得手机电池充电器更加智能化，通过改良外围电路可以大大减小手机电池充电器的体积，使之携带更加方便。因此该设计方法将在高端手机充电器技术领域占领一席之地，并且引导现有手机充电器的发展趋势。
2 方案设计和论证
2.1 设计任务及要求
要实现智能化充电器，需要从以下两个方面入手。
(1)充电的实现。它包括两部分：一是充电的控制过程；二是需要提供基本的充电电压。
(2)智能化的实现。单片机调入到充电器电路的控制中。
本次智能充电的的设计，包括单片机控制充电电路和检测充电的过程设计两部分，主要要求是：
（1）将电路元件降压和储能的转换信号转变成输出频率送至单片机。
（2）运用STC89C52单片机接收频率信号，将控制信号输出。
（3）通过MAX1898智能芯片采集电池的电压、电流，以便对电池的状态进行监视。
（4）充电过程中需要及时的切换恒压充电和恒流充电。
（5）通过LED指示灯实时的显示出充电状态。
（6）锂离子电池的充电电压必须严格保持在4.2±0.0005V 范围内。
（7）充电速率通常限制在1C以下，充电电压不超过4.5V。
2.2 方案设计与论证
2.2.1 充电控制芯片的选择
随着科学技术的飞速发展，市场上出现了大量的微控制芯片。单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。随着集成度的不断提高，有可能把众多的各种处围功能器件集成在片内。除了一般必须具有的CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外，片内集成的部件还有模/数转换器、DMA 控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动器、彩色电视机和录像机用的锁相电路等。这些实现了数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化，可广泛用于家电产品。
由于单片机的这种结构形式及它所采取的半导体工艺，使其具有很多显著的特点，因而在各个领域都得到了迅猛的发展。
单片机主要有如下特点：
（1）有优异的性能价格比。
（2）集成度高、体积小、有很高的可靠性。
（3）控制功能强。
（4）低功耗、低电压，便于生产便携式产品。
（5）外部总线增加了IC等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。
单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。
所以本设计选用美国Intel公司推出的51系列单片微控制处理器作为控制芯片。其中STC89C52具有很强的代表性。
2.2.2 电池充电芯片的选择
目前市场上存在大量的电池充电芯片，它们可直接用于充电器的设计。在选择具体的充电芯片时，有以下参考标准：
电池类型：不同的电池（锂电池、镍氢电池、镍镉电池）需选择不同的充电芯片。
电池数目：可充电池的数目。
电流值：充电电流的大小决定了充电时间。
充电方式：是快充、慢充还是可控充电过程。
本设计主要利用51单片机实现手机单节锂离子（Li+）电池智能充电器，要求充电快速且具有优良的电池保护能力。通过查阅相关资料了解到智能锂电池充电控制芯片MAX1898的内部电路包括输入电流调节器、电压检测器、充电电流检测器和主控器，输入电流调节器用于限制总输入电流，包括系统负载电流与充电电流，但检测到输入电路大于设定的门限电流时，通过降低充电电流从而控制输入电流，Max1898外接限流型充电电源和PNP功率三级管，可对单节锂电进行有效的快充，它通过外接电容设定充电时间，通过外接电阻设置最大充电电流。而且由Maxim公司生产的锂离子电池充电芯片MAX1898的外围电路也更加简单，易于焊接，也更适合初学者的学习研究。
综上所述，选择MAX1898作为充电芯片，STC89C52作为充电控制芯片，可共同完成锂电池智能充电器的设计。
3 硬件电路介绍
3.1主控制芯片STC89C52介绍
本设计的单片机芯片选用STC89C52。它是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8 KB的可反复擦写的Flash只读程序存储器（ROM）和256 B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。其有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，STC89C52可以按照常规方法进行编程,支持在线编程)。
STC89C52特点如下：
1．增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期，8051 CPU。
2．工作电压5.5V～3.4V（5V单片机）。
3．工作频率范围：0～40MHZ，相当于8051的0～80MHZ。实际工作频率可达48MHZ。
4．用户应用程序空间为8K字节。
5．片上集成512字节RAM。
6．通用I/O口（32/36个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口，弱上拉。P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻；作为I/O口用时，需要上拉电阻。
7．ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器/仿真器，可通过串口（P3.0/3.1）直接下载用户程序。
8．具有EEPROM功能。
9．具有看门狗功能。
10．共3个16位定时器/计数器。定时器T0、T1、T2。
11.外部中断4路，下降沿中断和或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。
12．通用异步串行口（UART）工，还可用定时器软件实现多个UART。
13．工作温度范围：0～70℃。
14．PDIP封装。
3.1 STC89C52单片机引脚及说明
STC89C52单片机内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。单片机引脚如图1所示。
图1 单片机引脚
1.VCC管脚：系统供电电源
2.GND管脚：接地管脚
3.P0端口（P0.0~P0.7）：P0端口是一组8位开环的双向I/O端口。当P0用作输出口时，没个管脚能保持8个TTL输入。当操作外部程序与数据区时，通过配置，P0还可用作地位的地址/数据复用端口。
4.P1端口（P1.0~P1.7）：P1端口是一组具有内部上拉电阻的双向I/O端口。由于存在上拉电阻，P1端口的外部电流IIL会很低。此外,P1.0和P1.1管脚可配置成为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和触发输入（P1.1/T2EX），具体配置如表2.1。在刷新程序代码和验证信息时，P1端口还可用来接受地位地址字节。
5．P2端口：P2端口是一组具有内部上拉电阻的双向I/O端口。当系统使用16位地址信息读取外部程序区间或操作外部数据区间时，他发送高8位地址字节。这种操作一般使用MOVX@DPTR语句实现。
6．P3端口：P3是一组具有内部上拉电阻的双向I/O端口，同时它还具备许多系统功能，如表1所示为P3的功能。
表1 P3的功能
管脚配置功能
P3.0 RXD（串行输入端口）
P3.1 TXD（串行输出端口）
P3.2 INT0（外部中断0端口）
P3.3 INT1（外部中断1端口）
P3.4 T0（定时器0的外部输入）
P3.5 T1（定时器1的外部输入）
P3.6 WR（外部数据存储区间的写入端口）
P3.7 RD（外部数据存储区间的读取端口）
7.RST管脚：输入用于抚慰输入信号。
8.ALE/PROG管脚：ALE表示地址所存使能信号，当防卫外部存储区间时，用来锁存低8位地址字节。/PROG表示在刷新程序代码时的程序脉冲输入信号。在正常操作时，ALE将以系统晶振频率的1/6发送一个固定的频率，可用于外部时钟或者定时。
9./PSEN管脚：/PSEN表示程序代码存放使能信号，主要用于读取外部的程序数据区间，当AT89C52执行外部程序数据区间中的代码时，/PSEN信号在每一机器始终周期内使能两次，但若单片机操作外部数据区间，/PSEN将无实际意义。
10.XTAL1管脚：改管脚点解单片机晶振，作为晶振放大器和内部时钟处理电路的输入。
11.XTAL2管脚：晶振放大器的输出。
3.2 MAX1898特性介绍
MAX1898配合外部PNP或PMOS晶体管可以组成完整的单节电锂离子(Li+)电池充电器。MAX1898提供精确的恒流/恒压充电。电池电压调节精度为±0.75%，提高了电池性能并延长了使用寿命。充电电流由用户设定，采用内部检流，无需外部检流电阻。MAX1898提供用于监视充电状态的输出、输入电源是否与充电器连接的输出指示和充电电流指示。其他功能包括关断控制、可选的充电周期重启无需重新上电、可选的充电终止安全定时器和过放电电池的低电流预充而且将提高产品或设备的性能，缩小产品体积，提高产品的技术含量，提高产品的附加值。
MAX1898的关键特性如下：
简单、安全的线性充电方式。使用低成本的PNP或PMOS调整元件。
1. 输入电压：4.5V—12V。
2. 可以自动检测输入电源。
3. 充电电流可以自换编程。
4. 内置检流电阻。
7. 充电状态有指示灯。
9. 较小尺寸 uMAX封装的特点很灵巧，简易。
10.调整原件是成本很低的PNP或者PMOS晶体管。
11.电压精度±0.75％。
12.简单、安全的线性的充电方式。
充电芯片MAX1898内部电路包括输入电流调节器、电压检测器、充电电流检测器和主控制器。
输入电流调节器用于限制电源的总输入电流，包括系统负载电流与充电电流。当检测到输入电流大于设定的门限电流是，通过降低充电电流从而控制输入电流。因为系统工作是电流变化范围较大，所有需要对电流进行智能检测。
MAX1898外接限流型充电电源和P沟道场效应管或PNP三极管，可以对锂电池进行安全有效的快充，器最大的特点是在不使用电感的情况下仍能保持很低的功率耗散，可以实现预充电，具有过压保护和温度保护功能以及为锂电池提供二次保护。
3.2.1 MAX1898芯片引脚及说明
MAX1898可以对所有的化学型的Li+电池进行安全充电，它具有高集成度，集成了大量的基本应用电路，只需要少数外部元件。MAX1898为10引脚、超薄型uMAX封装，
芯片引脚分布如图2所示。
图2 芯片引脚分布图
引脚功能如下：
IN（1脚）：传感输入，检测输入的电流或电压。
CHG（2脚）：充电状态指示脚，同时驱动LED。
EN/OK（3脚）：使能输入脚/输入电源“好”输出指示脚。EN为输入脚，可以通过输入禁止芯片工作；OK输出脚，用于指示输入电源是不是与充电器连接。
ISET(4脚)；充电电流调节引脚。通过串接一个电阻到地来设置最大充电电流。
CT（5脚）：安全充电时间设置引脚。接个时间电容来设置充电时间，电容为100nf,h 几乎为3小时，此时引脚直接接地将禁用此功能。
RSTRT（6脚）：自动重新启动控制引脚。当此引脚直接接地时，如果电池电压至基准电压阈值以下200mv，将会重新开始一轮充电周期。此引脚通过电阻接地时，可以降低它的电压阈值，此引脚悬空或者CT引脚接地（充电时间设置功能禁用）时，自动重新启动功能被禁用。
BAIT（7脚）：电池传感输入脚，接单个Li+电池正极。此引脚需旁接个大电解电容到地。
GND（8脚）：接地端。
DRV（9脚）：外部晶体管驱动器，接晶体管的基极。
CS（10脚）：充电电流输入端，接PMOS/PNP的源极/极电极。
MAX1898充电工作原理
MAX1898外接P沟道场效应管和限流型充电电源，可以针对锂离子电池进行快速、有效、安全的充电。这种连接方式最大的优点在于：在没有使用电感的情况下，仍然能使功率耗散降到很低，这样可以进行预充电，同时具有温度、过压保护的功能，即使在
教长的充电时间的限制可以对锂离子电池进行二次保护。
MAX1898集成度高是因为内部有很多电路：主控制器、定时器、输入电流调节器、电压检测器、充电电流检测器。
输入电流调节器可以限制电源的总输入电流（包括系统充电电流和负载电流）。充电电流检测器如果检测到输入电流大于设定的阈值电流时，可以进行反馈，使输入电流调节器降低充电电流，这样就会控制输入电流。因为这是当系统工作的时候，电源的电流变化范围很大，如若充电器没有输入电流检测的功能，则输入电源就必须能够提供最大充电电流和最大负载电流之和，这就会使电源体积增大、成本有所增加。正因为有这个功能的存在，就会使充电器降低了对电源的要求，而在此同时，也大大简化了对电源设计的过程。
MAX1898的典型电路如图3所示。
图3 MAX1898充电电路
电路的具体说明如下。
1．电源输入：输入电源范围为4.5~12V。锂电池要求充电方式恒流恒压方式，电源的输入需要采用恒流恒压源，一般可采用直流电源外加变压器。
2.输出：通过外接的场效应管提供锂离子电池的充电接口。
3.充电时间的选择：充电时间TCHG的设置需要外接一个电容CCT。这里的充电时间指的是快速充电时的最大充电时间，它和定时电容CcT的关系如下所式示。
CCT=34.33*TCHG
式中，CcT的单位为nF，Tchg的单位小时。
我们平时充电的锂离子电池，快充时最大充电时间一般不超过3小时，因此常取CcT为100nF。
在限制电流的模式下，通过外接的电阻RSET来设置最大充电电流IFSTCHG，关系如下式所示：
IFSTCHG=1400/RSET
上式中，IFSTCHG的单位为A，RSET的单位为Q。
充电过程可以简单的启动，只要把电池放进充电器就会检测到，将启动一次充电过程。平均的脉冲充电电流设置快充电流的20%，或者充电时间超出片上预置的最大充电时间，充电周期结束。MAX1898能够自动检测充电源，如果没有检测到电源时就会自动关断并且红灯亮蜂鸣器蜂鸣提醒，尽量少的减少电池的漏电，启动快充后，打开外接的P型场效应管，当检测到电池电压到达设定的门限时进入脉冲充电方式，P型场效应管打开时间会越来越短。充电结束时，LED指示灯将会呈现周期性的闪烁提醒充电结束。
4 系统软件设计和调试
4.1 单元电路设计
智能充电器设计的功能模块如下：
（1）单片机模块：实现充电器的智能化控制，比如自动断电、充电完成报警提示等。
（2）充电过程控制模块：采用专用的电池充电芯片实现对充电过程的控制。
（3）充电电压提供模块：采用电压转换芯片将外部+12V电压转换为需要的+5V电压。
（4）程序模块：单片机控制电池充电芯片实现充电过程的自动化，并根据充电的状态给出有关的输出LED灯指示。
4.1.1 单片机模块电路
单片机模块电路主要是由是以STC89C52为核心的最小系统电路，因为其具有广泛的兼容性和强大的及时控制功能，特别适合于许多较为复杂的控制应用场合。蜂鸣器为系统进行报警提示，单片机控制电路如图4所示.
图4 单片机控制电路
4.1.2 充电器充电控制电路设计
MAX1898外接限流型充电电源和P沟道场效应管或PNP三极管，可以对锂电池进行安全有效的快充，其最大的特点是在不使用电感的情况下仍能保持很低的功率耗散，可以实现预充电，具有过压保护和温度保护功能以及为锂电池提供二次保护。充电器电路
充电控制电路如图5所示。
图5 充电器电路充电控制电路
4.2 总电路设计
基于MAX1898智能充电芯片，加上51系列单片机的强大功能使得智能电池充电器
的设计更加模块化，也使得是电池充电器更加智能化。如：电池预充、充电保护、自动
断电和充电完成报警提示功能。其智能充电器总电路如下图6所示.
图6 智能充电器总电路
5系统程序设计
5.1 程序设计概述
充电器的充电过程主要由MAX1898和单片机STC89C52控制，而单片机主要是对电池充电器控制作用。主要功能介绍如下：
其核心器件是充电芯片MAX1898，其充电状态输出引脚/CHG经过。LM393AN反相与单片机INTO相连，触发外部中断。L3为红色发光二极管，红表表示电源接通；L2为绿色发光二极管，绿灯表示处于充电状态。Q2为P沟道的场效应管，由MAX1898提供驱动。图中，R4为设置充电电流的电阻，阻值为2.8KΩ，设置最大充电电流为500mA,C4为设置充电时间的电容，容值为100nF，设置最大充电时间为3小时。在MAX1898和外部单片机的共同作用下，实现了如下的充电过程。
1.预充
当充电器检测到电池时将定时器复位，单片机输入高电平，充电芯片启动，之后就进入了预充过程，在这个过程中充电器以快速充电流的1/10给电池充电，来令电池的
电压和温度恢复到正常状态。
2.快充
快充就是以恒定电流对电池进行充电,恒流充电时,电池的电压缓慢上升,当电池电压达到所设定的终止电压时 ,恒流充电终止,充电电流快速递减,充电进入满充过程。
3.满充
在满充过程中,充电电流逐渐减小,直到充电速率降到设置值以下，充电器以极小的充电电流为电池补充能量.由于充电器在检测电池电压是否达到终止电压时有充电电流通过电池电阻,尽管在满充和顶端截至充电过程中充电电流逐渐下降,减小了电池内阻和其它串联电阻对电池端电压的影响,但串联在充电回路中的电阻形成的压降仍然对电池终止电压的检测有影响.一般情况下,满充和顶端截止充电可以延长电池5%～10%的使用时间。
4.断电
当电池充满后,Max1898芯片的2脚/Chg发送的脉冲电平会由低变高,这将会被单片机检测到,引起单片机的中断,在中断中,如果判断出充电完毕,则单片机将通过P2.0口控制光耦切断LM向Max1898供电,从而保证芯片和电池的安全,同时也减小功耗。
5.报警
当电池充满后，MAXl898芯片本身会点亮LED绿灯。同时，单片机在检测到充满状态的脉冲后，或检测到电池故障不仅会自动切断MAX1898芯片的供电，而且会通过蜂鸣器报警，提醒用户及时取出电池。
5.2 程序流程图
如图7为单片机控制智能充电器的控制流程图。
图7 单片机初始化流程图
图8中包括外部中断服务子程序和定时器服务子程序。
图8 外部中断服务子程序和定时器服务子程序
图9为单片机控制智能充电器的控制流程。
图9 单片机控制智能充电器的控制流程
单片机智能充电器程序分析：
程序开始，系统初始化进入系统无限循环。外部中断D服务子程序模块：定时器0中断服务子程序TR0=0;停止计数，TH0=-5000/256 TL0=-5000/256重设5ms计数初值；If (t_count>600)第一次外部中断0产生后GATE=0;关闭充电源BP=0;打开蜂鸣器报警。启动定时器D服务子程序模块：TL0=-5000/256; TH0=-5000/256;5ms定时；TR0=1;启动定时/计数器0计数EA=1;打开CPU中断；PT0=1，T0中断设置为高优先级；TMOD=0X0，模式1，T0为16为定时/计数器；ET0=1，打开外部中断0；GATE=1，光耦正常输出电源；BP=1; 关闭蜂鸣器；主程序模块：init（），调用初始化函数；while（1），无限循环。
系统源程序见附录。
6 系统硬件设计和调试
6.1 电路图设计介绍
智能充电器的整体电路设计包括以下模块：电源模块、单片机最小系统、MAX1898智能充电模块、蜂鸣器报警模块。如图12是运用Protel99se画出的软件电路图，标注完整PCB封装，将完成的SCH原理图导入PCB工作域，在完成PCB图绘制后打印输出PCB工程图，再转印到腐蚀板上，腐蚀钻孔，最后焊接硬件加调试。
（1）PCB原理图和打印图纸如图10所示。
图10 pcb原理图
锂离子电池智能充电器硬件方案
锂离子电池智能充电器硬件方案
锂离子电池智能充电器硬件的设计 锂离子电池具有较高的能量重量和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命长，价格也越来越低。一个良好的充电器可使电池具有较长的寿命。利用C8051F310单片机设计的智能充电器，具有较高的测量精度，可很好的控制充电电流的大小，适时的调整，并可根据充电的状态判断充电的时间，及时终止充电，以避免电池的过充。 本文讨论使用C8051F310器件设计锂离子电池充电器的。利用PWM脉宽调制产生可用软件控制的充电电源，以适应不同阶段的充电电流的要求。温度传感器对电池温度进行监测，并经过AD转换和相关计算检测电池充电电压和电流，以判断电池到达哪个阶段。使电池具有更长的使用寿命，更有效的充电方法。 设计过程 1 充电原理 电池的特性唯一地决定其安全性能和充电的效率。电池的最佳充电方法是由电池的化学成分决定的<锂离子、镍氢、镍镉还是SLA电池等）。尽管如此，大多数充电方案都包含下面的三个阶
段： ● 低电流调节阶段 ● 恒流阶段 ● 恒压阶段/充电终止 所有电池都是经过向自身传输电能的方法进行充电的，一节电池的最大充电电流取决于电池的额定容量
铅酸蓄电池充电器设计开题报告
铅酸蓄电池充电器设计开题报告 铅酸蓄电池充电器设计开题报告 1、目的及意义 中国是全球铅酸蓄电池的产销大国，铅酸蓄电池已有200多年的历史，是一种应用广泛的动力电源。具有原材料易得、价格低廉、可靠性好等优点，目前约有95,的市场占有率。铅酸蓄电池作为稳定电源和主要的直流电源，需求广泛，用量巨大，与我们的社会生活息息相关。由于铅酸蓄电池维护简单、价格低廉、供电可靠、使用寿命长，广泛作为汽车、飞机、轮船等机动车辆或发电机组的启动电源，也在各类需要不间断供电的电子设备和便携式仪器仪表中用作一些电器及控制回路的工作电源。 蓄电池放电后的充电问题一直是有争议的问题，目前很多充电机由于性能技术不完善，常常导致蓄电池提前损坏的现象。随着经济的发展，大容量蓄电池的应用迅速增加，人们希望能快捷、安全地对蓄电池进行充电。因此，为了适应市场的需求，我们需要设计一种恒流-恒压-恒流铅酸蓄电池智能充电器。 2、基本内容和技术方案 此次设计利用单片机的软、硬件技术，设计一台具有恒压-恒流特性的牵引式铅酸蓄电池智能充电装置，该装置能够实现对蓄电池的电压进行检测、判别，按U-I特性曲线进行充电，对充电过程进行自动监控。基本内容有: 1、有关铅蓄电池的电化学原理和充放电原理。 2、关于充电器对铅蓄电池充电的原理及其电路设计。 3、涓电流对电池充电的原理及其特点。 4、充电器对充电过程的检测及其自动转换。 5、充电器在充电过程中对电池的保护功能。 6、电路设计及其元件的选择调试等。
本次设计采用的方案是分阶段充电方法，充电曲线图如下: I(A)、U(V) 1C U(t) I(t) 0.09C 0t(h) t1t2t3快充慢充涓流充 在快充阶段(0,t1)，充电器以恒定电流1C对蓄电池充电，由单片机控制快充时间， 避免过量充电;在慢充阶段(t1,t2)，单片机输出PWM控制信号，控制斩波开关通断，以恒定电压对蓄电池进行充电，此时充电电流按指数规律下降，当电池电压上升到规定值时，结束慢充，进入涓流充阶段;在涓流充阶段(t2,t3)，单片机输出的PWM控制信号，使充电器以约0.09C的充电电流对蓄电池充电，在这种状态下，可长时间对蓄电池充电，从而能最大限度地延长蓄电池寿命。 系统的结构框图如下: 220V交铅酸蓄电斩波电 流电源池路 电源变隔离，驱 换电路动电路 辅助电单片机 源 3、进度安排 1)第1周:选题，下达设计任务书，理解相应的设计内容;
锂电池充电器标准.(DOC)
锂电池充电器测试标准
目录 1范围 ----------------------------------------------------------------------------3 2参考标准-----------------------------------------------------------------------3 3技术要求-----------------------------------------------------------------------------------3 3.1使用环境-----------------------------------------------------------------------------------3 3.2外观要求-----------------------------------------------------------------------------------3 3.3供电方式-----------------------------------------------------------------------------------3 3.4充电方式-----------------------------------------------------------------------------------4 3.5绝缘强度-----------------------------------------------------------------------------------4 3.6温升----------------------------------------------------------------------------------------.4 3.7保护功能----------------------------------------------------------------------------------.4 3.8指示功能----------------------------------------------------------------------------------.4 3.9输出电压峰-峰值------------------------------------------------------------------------5 3.10输出电流峰-峰值-----------------------------------------------------------------------5 3.11防反充功能------------------------------------------------------------------------------5 3.12启动、断开电流脉冲限制------------------------------------------------------------5 4试验方法-----------------------------------------------------------------------5 4.1试验环境-----------------------------------------------------------------------------------5 4.2测量仪表要求-----------------------------------------------------------------------------5 4.2.1电压表要求------------------------------------------------------------------------------5 4.2.2电流表要求------------------------------------------------------------------------------5 4.2.3温度仪表要求---------------------------------------------------------------------------5 4.3外观检查-----------------------------------------------------------------------------------5 4.4充电方式，充电电压试验--------------------------------------------------------------6 4.5充电电流试验-----------------------------------------------------------------------------6 4.6绝缘强度试验-----------------------------------------------------------------------------6 4.7短路，反接保护试验，指示性能-----------------------------------------------------6
旧手机智能充电器的破解和利用
旧手机智能充电器的破解和利用（一）——摩托罗拉AAPN4060A 智能，本是一个严谨的学术用语。但经过商家的炒作让你完全弄不懂了，从数千元的智能电脑、智能手机直至几元钱的智能万能充，真不知商家的嘴里面“智能”有多复杂，它又值几个钱？ 我是从不相信商家的宣传，只有拆机找到真正的MCU后才确认这是智能充电器。因为这是世界上大型电子企业对这个类型充电器约定成俗的称呼。 MCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是指将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O 接口等集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。适合智能充电器的应是8位以上单片机，并同时具有几个8位以上ADC模数转换器和20mA 以上输出端口。 手机智能充电器多生产在1995—2004年之间，随着手机电源管理芯片的不断完善、以及廉价产品的致命冲击，现货市场已经找不到它们的踪影。但其优良的充电特征，极佳的保护性能确是二手市场中物美价廉的宝贝。把它们挖掘出来，改造利用，成为我们手中常备的手机电池充电器是非常理想的。我将用连续数贴把不同组合的改造利用方案介绍给大家。以下是我手中的几种手机锂电智能充电器 品牌型号输出电流单片机适用改造类型 韩国DCH128KDK充电器 0.8A双路摩托罗拉MC68HC908 18650充电固定万能充 韩国TC-550充电器0.45/0.75/0.9A 摩托罗拉MC68HC908 多档万能充 摩托罗拉AAPN4060A 6.2V0.65A、4.2V0.5A 义隆EM76P358 万能充18650充电适配器 摩托罗拉CHPN4487A 0.35A 义隆FHP5830ACP 一体式万能充内嵌式充电器 三星DCR037SBS座充0.5A ST62T01C 座充、万能充 厦新BGP-3000座充 0.45A CF745 座充、万能充 关于三星座充的改造网上文章太多了，这类座充就不重复讨论了。今天介绍摩托罗拉AAPN4060A，重点是破解和扩容问题。 摩托罗拉AAPN4060A电路原理： 为更好理解改装的原理，方便网友交流。把我测绘的原理图附上：图中的电流电压值是计算值；而下面白框表中的是实测值。 AAPN4060A的单片机的]1-4脚是对负载检测，以判定采用何种工作模式的关键，其中3、4脚是ADC模数转换方式检测，1、2脚是输入电平检测。开机后有约7mA限制电流用于负载检测。 1脚是FB反馈信号监测：在正常工作状态下为高电位。如果在6.2V或4.2V时短路、断路情况下，都会及时关机。因此对于老旧的电池拒充的可能性极大 2脚是ID信号监测：空载时为高电位，6.2V时为低电位，这时ID线其实直接接地就可，接3K电阻是因为我觉得直接接地Q204的基极电流有点大。在4.2V工作模式下，在开机的初始阶段电池的专用只读存储器发出串行数字信号通过Q204使2脚电平不断高低变化，单片机接收了这些数字信号，判断无误后，便进入锂电池快速充电模式，在此模式正常工作后，只读存储器悬空，2 脚高电位。 3脚是充电电压检测脚。但它检测的是电池电压+测流电阻压降+各种线损电压，它是用来
了解一下锂电池充电IC的选择方案
随着手持设备业务的不断发展，对电池充电器的要求也不断增加。要为完成这项工作而选择正确的集成电路 (IC)，我们必须权衡几个因素。在开始设计以前，我们必须考虑诸如解决方案尺寸、USB标准、充电速率和成本等因素。必须将这些因素按照重要程度依次排列，然后选择相应的充电器IC。本文中，我们将介绍不同的充电拓扑结构，并研究电池充电器IC的一些特性。此外，我们还将探讨一个应用和现有的解决方案。 锂离子电池充电周期 锂离子电池要求专门的充电周期，以实现安全充电并最大化电池使用时间。电池充电分两个阶段：恒定电流 (CC) 和恒定电压 (CV)。电池位于完全充满电压以下时，电流经过稳压进入电池。在CC模式下，电流经过稳压达到两个值之一。如果电池电压非常低，则充电电流降低至预充电电平，以适应电池并防止电池损坏。该阈值因电池化学属性而不同，一般取决于电池制造厂商。一旦电池电压升至预充电阈值以上，充电便升至快速充电电流电平。典型电池的最大建议快速充电电流为1C(C=1 小时内耗尽电池所需的电流)，但该电流也取决地电池制造厂商。典型充电电流为~0.8C，目的是最大化电池使用时间。对电池充电时，电压上升。一旦电池电压升至稳压电压(一般为4.2V)，充电电流逐渐减少，同时对电池电压进行稳压以防止过充电。在这种模式下，电池充电时电流逐渐减少，同时电池阻抗降低。如果电流降至预定电平(一般为快速充电电流的10%)，则终止充电。我们一般不对电池浮充电，因为这样会缩短电池使用寿命。图1 以图形方式说明了典型的充电周期。 线性解决方案与开关模式解决方案对比 将适配器电压转降为电池电压并控制不同充电阶段的拓扑结构有两种：线性稳压器和电感开关。这两种拓扑结构在体积、效率、解决方案成本和电磁干扰(EMI) 辐射方面各有优缺点。我们下面介绍这两种拓扑结构的各种优点和一些折中方法。 一般来说，电感开关是获得最高效率的最佳选择。利用电阻器等检测组件，在输出端检测充电电流。充电器在CC 模式下时，电流反馈电路控制占空比。电池电压检测反馈电路控制CV 模式下的占空比。根据特性集的不同，可能会出现其他一些控制环路。我们将在后面详细讨论这些环路。电感开关电路要求开关组件、整流器、电感和输入及输出电容器。就许多应用而言，通过选择一种将开关
锂电池充电器的设计毕业设计
毕业设计课题名称：锂电池充电器的设计
总目录 第一部分任务书 第二部分开题报告 第三部分毕业设计正文
第一部分 任 务 书
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
铅酸蓄电池充电器的设计与实现
// 铅酸蓄电池的制造成本低、容量大、价格低廉，使用十分广泛。由于其固有的特性，若使用不当，寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，采用正确的充电方式，能有效延长蓄电池的使用寿命。因此，设计一种全新的智能型铅酸蓄电池充电器是十分必要的。 1常规充电方式 铅酸蓄电池的常规充电方式有两种:浮充(又称恒压充电)和循环充电。 浮充时要严格掌握充电电压，如额定电压为12V的蓄电池，其充电电压应在13.5～13.8V 之间。浮充电压过低，蓄电池会充不满，过高则会造成过量充电。电压的调定，应以初期充电电流不超过0.3C(C为蓄电池的额定容量)为原则。 循环充电，其初期充电电流也不宜超过0.3C，充电的安培小时数要略大于放电安培小时数。也可先以0.1C的充电速率恒流充电数小时，当充电安培小时数达到放电安培小时数的90%时，再改用浮充电压充电，直至充满。 以上为目前常用的铅酸蓄电池充电方式，但这两种方式存在着一些不足之处。在充电过程中，电池电压逐渐增高，充电电流逐渐降低。由于恒压充电不管电池电压的实际状态，充电电压总是恒定的，充电电流刚开始比较大，然后按指数规律下降;采用快速充电可能使蓄电池过量充电，易导致电池损坏。对于循环充电而言，采用较小电流充电，充电效果较好。但对于大容量的蓄电池，充电时间就会拖得很长，时效低，造成诸多不便。 2智能型充电器的充电过程分析 通过对上述两种充电方式的分析比较，综合其优点设计出具有快充和慢充的智能型铅酸蓄电池充电器。该充电器采用单片机控制，充电过程分为快充、慢充及涓流充三个阶段，充电效果更佳。图1所示为该充电器的充电电流、电压曲线。 从图1可以看出:在快充阶段(0～t1)，充电器以恒定电流1C对蓄电池充电，由单片机控制快充时间，避免过量充电;在慢充阶段(t1～t2)，单片机输出PWM控制信号，控制斩波开关通断，以恒定电压对蓄电池进行充电，此时充电电流按指数规律下降，当电池电压上升到规定值时，结束慢充，进入涓流充阶段;在涓流充阶段(t2～t3)，单片机输出的PWM控制信号，使充电器以约0.09C的充电电流对蓄电池充电，在这种状态下，可长时间对蓄电池充电，从而能最大限度地延长蓄电池寿命。 3智能型充电器的工作原理 根据上述分析而设计的智能型铅酸蓄电池充电器，主要由开关稳压电源、斩波开关、控制器和辅助电源等四个部分组成，并具有过流保护、过压保护和超温保护功能。图2为充电器原理框图，图3为充电器电路原理图。 3.1开关稳压电源
太阳能手机锂电池充电器-精选资料
太阳能手机锂电池充电器 1.课题背景 随着科技的快速发展，越来越多的资源得到了利用，太阳能太阳光的辐射能量，已然成为一种巨大的干净可再生能源。目前各国已经开始争相开发并使用它，如何将太阳能转换为电能并对手机进行充电也就成为一个热门的小制作方向。我们需要设计一个合适的电路，基于手机电池的输入伏安特性，让它能够对手机电池进行高效率的充电，最后做出一个实物进行调试和各项参数的测试、评估。 2.模块说明 2.1太阳能电池的原理 太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效 应。也就是指半导体在光照时产生电动势的现象。具体而言就是，当光照射到PN结的一个面，有光伏发电时，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度，那么每吸收一个光子就产生一对自由电子和空穴，在半导体内部结附近生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区，受内建电场的吸引，电子流入n 区，空穴流入p 区，结果使n 区储存了过剩的电子，p 区有过剩的空穴。它们在pn 结附近形成与势垒方向相反的光生电场，最后建立一个与光照强度有关的电动势。 2.2稳压模块
可供选择的芯片有XL6009/LT3757，本研究选择XL6009。 升级型号XL6009拥有足够技术含量，对比LT3757其强势在 于：可以满足LT3757所有应用领域;大功率开关管内置；系统软启动功能内置，LT3757需要外置电容；环路频率补偿电容内置， LT3757必须外置阻容元器件；振荡频率内置，LT3757需要外接振 荡阻;LT3757 还需要外接采样电阻（由于功率管外置造成），外 接内部供电电源的滤波电容。因此，XL6009同比LT3757性能提 升，外围简单，系统设计方便灵活，芯片可靠性提高了，是一个非常优秀的高性价比方案。这个芯片可以实现大功率的升压，升降，正负转换; 并且每种拓朴大功率输出时效率都比较高; 由于功 率管内置，系统性能比LT3757好，可以解决我们目前升压，升 降压针对供电电压方面的困扰，最高电压比LT3757还要 强;XL6009来实现buck-boost的拓朴，随便输入5?40V,输出 2.5?36V,最大电流能力视功率变换而定，没有任何电压方面的困扰了。 2.3降压模块 三端集成稳压器与DC-DC电源模块的功能是相同的，即均用于直流- 直流电压变换，但是这两种模块的变换原理及相关参数存在一定的差别，因此就导致其使用场合的不同。通过比较两者的优缺点：DC-DC电源模块具有电流及静态电流小、效率高的优点，但是输出纹波和开关噪音较大、成本相对较高; 而三端稳压芯片具有提供大电流、噪声较小的优点，但是效率较前者低。本
智能充电宝报告
实 习 报 告 实习名称：测控综合大实习 实习内容：智能充电宝设计 姓名： 学号： 专业：测控技术与仪器 学期： 2013-2014 第一学期 任课教师： 实习地点：校内 实习时间： 2013.12 -2014.1 智能充电宝 摘要：现如今，大屏智能手机,平板电脑，笔记本电脑，数码相机等，功能日益多样化，使用也更加频，特别是外出旅游时又是这些终端设备的使用高峰期，
使用频繁带来的电量不够用，于是移动电源充电宝应运而生。虽然手机因品牌,型号等各有不同，但目前市场上的主要多功能性充电宝，都配置有标准的USB 输出，基本能满足目前市场常见的移动设备手机，MP3，MP4，蓝牙耳机，数码相机等数码产品。 本论文将以MSP430和充电芯片MAX1898为基础设计一款手机理电池智能充电宝。首先MAX1898对锂电池进行充电，再接入升压电路、电池保护电路，通过开关切换使终端输出不同电压，充电完成报警引脚以及充电断开控制引脚均用单片机来进行控制，并显示充电状态和充电进度。 关键字：充电宝终端报警控制 Abstract: Now, the big screen intelligent mobile phone, tablet computer, notebook computer, digital camera, functional diversification and the use is more frequency.The terminal equipment using peak when the tourist season. With the frequent use of power brought is not enough, the charging mobile being produced.Although mobile phone is different because of the brand, model , but currently mainly multifunctional charging Po, are equipped with a standard USB output on the market, can basically meet the current market common mobile equipment such as mobile phone, MP3, MP4, Bluetooth headsets, digital cameras and other digital products. This paper will design a Intelligent charging Po based on Single chip microcomputer MSP430 and charging chip MAX1898 .First MAX1898 charging the lithium battery , then access to boost circuit and battery protection circuit.Through the switch terminal output different voltage. Charging complete alarm pin and charging disconnect control pins are regulated by single-chip microcomputer ,and display the state of charge and charging schedule. Key word:charge pal terminal alarming control 目录 第一章绪论
BQ2057锂电池充电器原理
摘要：本文介绍美国TI 公司生产的先进锂电池充电管理芯片BQ2057，利用BQ2057系列芯片及简单外围电路可设计低成本的单/双节锂电池充电器，非常适用于便携式电子仪器的紧凑设计。本文将在介绍BQ2057芯片的特点、功能的基础上，给出典型充电电路的设计方法及应用该充电芯片设计便携式仪器的体会。 关键词：锂电池 充电器 BQ2057 1 引言 BQ2057系列是美国TI 公司生产的先进锂电池充电管理芯片，BQ2057系列芯片适合单节(4.1V 或4.2V)或双节(8.2V 或8.4V)锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Pol)电池的充电需要，同时根据不同的应用提供了MSOP 、TSSOP 和SOIC 的可选封装形式，利用该芯片设计的充电器外围电路及其简单，非常适合便携式电子产品的紧凑设计需要。BQ2057可以动态补偿锂电池组的内阻以减少充电时间，带有可选的电池温度监测，利用电池组温度传感器连续检测电池温度，当电池温度超出设定范围时BQ2057关闭对电池充电。内部集成的恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流，充电状态识别可由输出的LED 指示灯或与主控器接口实现，具有自动重新充电、最小电流终止充电、低功耗睡眠等特性。 2.功能及特性 2.1 器件封装及型号选择 BQ2057系列充电芯片为满足设计需要，提供了多种可选封装及型号，其封装形式如图2－1所示，有MSOP 、TSSOP 和SOIC 三种封装形式。其型号如表2－1所示，有BQ2057、BQ2057C 、BQ2057T 和BQ2057W 四种信号，分别适合4.1V 、4.2V 、8.2V 和8.4V 的充电需要。 BQ2057的引脚功能描述如下： VCC (引脚1):工作电源输入； TS (引脚2):温度感测输入，用于检测电池组的温度； STA T(引脚3):充电状态输出，包括:充电中、充电完成和温度故障三个状态； VSS (引脚4):工作电源地输入； CC (引脚5):充电控制输出； COMP(引脚6):充电速率补偿输入； SNS (引脚7):充电电流感测输入； BAT (引脚8):锂电池电压输入； 2.2 充电状态流程 BQ2057的充电状态流程如图2－3所示，其充电曲线如图2－2所示，BQ2057的充电分为三个阶段：预充状态、恒流充电和恒压充电阶段。 元件型号 充电电压 BQ2057 4.1V BQ2057C 4.2V BQ2057T 8.2V BQ2057W 8.4V
锂电池充电器标准
锂电池充电器测试标准 目录 1范围----------------------------------------------------------------------------3 2参考标准-----------------------------------------------------------------------3 3技术要求-----------------------------------------------------------------------------------3 3.1使用环境-----------------------------------------------------------------------------------3 3.2外观要求-----------------------------------------------------------------------------------3 3.3供电方式-----------------------------------------------------------------------------------3 3.4充电方式-----------------------------------------------------------------------------------4 3.5绝缘强度 -----------------------------------------------------------------------------------4 3.6温升----------------------------------------------------------------------------------------.4 3.7保护功能 ----------------------------------------------------------------------------------.4 3.8指示功能
智能手机锂电池充电管理—一种集成化的解决方案
智能手机锂电池充电管理—一种集成化的解决方案 手机的锂离子电池充电安全性日益受到消费者重视，因此智能手机 制造商在设计产品时，须掌握锂离子电池的相关规格和特性，并使用具备完善 电池检测及保护功能的充电芯片，以降低过电流、过电压或过温等状况所造成 的危险。 一般来说，锂离子电池会有电性安全的范围限制。由于锂离子电池的特性，当电池电压在充电时上升到最高设定电压后，要立即停止充电，避免电池 因过充电造成电池损毁而产生危险;电池供电(放电)时，电池电压如果降至最低 设定电压以下便要停止放电，避免因过放电而降低使用寿命。此外，为确保电 池使用上的安全，锂离子电池还必须要加装短路保护，以避免发生危险。 本文以帝奥微电子一款开关充电芯片DIO5425为例，详细探讨关于智能手机充电管理的系统级设计。DIO5425部署于手机电源输入接口：USB/DC Source 之后，通过开关转换可以将输入电流同时用于手机系统供电和电池充电。DIO5425具有优秀的充电管理功能和锂电池保护功能，支持USB2.0和USB3.0协议。DIO5425具有智能电源路径管理功能。 Figure.1 DIO5425参考设计电路 锂离子电池充电管理芯片必须具备以下几点特性： 可提供固定电流给充电电池 当电池电压到达最大值且不再上升时，其充电电流便会开始下降，如此可避免对电池过度充电，造成电池损伤;当充电电流降至一定程度时，充电器将停止充电。 确保电池具备可使用电压 电池在充电完成后，若长时间放置不 使用会有自然放电的情形出现，为避免电池过度自放电导致电池电压下降，当 电池电压低于所设定电压时，充电器会重新开始对电池充电，确保电池在使用
48V铅酸储电池充电器设计方案
48V 铅酸储电池充电器设计方案 第一章 总体设计方案 1 系统设计 根据课题的要求，系统采用开关电源，通过脉冲电流的方式来实现充电的目的。由市电送来的220V 交流电经变压器降压、桥式整流、可控硅调频后送给蓄电池进行充电。 2 方案策略 用单结晶体管触发电路实现触发信号频率的调制方案。蓄电池充电时，先通过变压器将220V 市电降压为56V 交流电，然后通过桥式整流得到全波直流电、最后通过可控硅调频后的脉冲电流为蓄电池供电。脉冲电流的频率主要取决于单节晶体管触发电路发出的触发信号的频率，通过调节RC 电路的R 值，使电容器的充电时间发生改变，单节晶体管的关断时间发生改变，从而改变了输出触发信号的占空比，这个触发信号送给可控硅，从而便调节可控硅在一个周期内关断和导通的时间，从而实现控制可控硅输出脉冲电流大小。这种方法技术简单、成熟、有多年的实用经验、所需的元器件少、成本低，安全可靠，适应市电输入范围宽都是其主要的优点。如下图1.1方框图
图1.1 总体方框图 第二章 蓄电池的选择 蓄电池是电瓶式扫地车上主要能源装置，其作用包括:向驱动系统、滚扫系统和仪表供电。 1 蓄电池的种类、特点 蓄电池的种类一般可分为铅酸电池、铅酸免维护电池及镍镉电池等，它们各自的特点如下: 铅酸电池:也称为汽车用电池(需加水维护)，充放电时会产生氢气，安置地点必须设置在通风处以免造成危险;电解液呈酸性，会腐蚀金属;价格低廉。 铅酸免维护电池:密封式充电不会产生任何有害气体，摆设容易，不需考虑安置地点通风问题，免保养，免维护;放电率高，特性稳定，价格较高。 镍镉电池:用于特殊场合及特殊设备上，水为介质，充放电不会产生.有害气体;失水率低，但需要固定时间加水及保养;放电特性最佳;可放置于任何恶劣环境。 2 蓄电池的选择 电机是电瓶式扫地车主要消耗源，其次是继电器和仪表车，根据驱动组和电器控制组提供的资料，电机总功率为1600W ，额定电压为48V;继电器和仪表总功率为5W,额定电压为48V 。所以蓄电池需提供的工作电流为 8004040518.548P I A U +++=== 式中P ——电机功率； U ——电瓶电压。 选60AH 的电瓶,则可续行3.3小时。这是电瓶式扫地车用最高速行驶时的情况，如果降低车速续行时间有望达到或超过5小时。 综上所述，本设计选择48V 60AH 的铅酸免维护电池，如图2.1所示：
基于单片机的锂电池智能充电器的设计
基于AVR的锂电池智能充电器的设计与实现 1 引言 锂电池闲其比能量高、自放电小等优点，成为便携式电子设备的理想电源。近年来，随着笔记本电脑、PDA，无绳电话等大功耗大容量便携式电子产品的普及，其对电源系统的要求也日益提高。为此，研发性能稳定、安全可靠、高效经济的锂电池充电器显得尤为重要。 本文在综合考虑电池安全充电的成本、设计散率及重要性的基础上，设计了一种基于ATtiny261单片机PWM控制的单片开关电源式锂电池充电器，有效地克服了一般充电器过充电、充电不足、效率低的缺点，实现了对锂电池组的智能充电，达到了预期效果。该方案设计灵活，可满足多种型号的锂电池充电需求，且ATtiny261集成化的闪存使其便于软件调试与升级。 2 锂电池充电特性 锂电池充电需要控制它的充电电压，限制其充电电流。锂电池通常都采用三段充电法，即预充电、恒流宽电和恒压充电。锂电池的充电电流通常应限制在1C(C为锂电池的容量)一下，单体充电电压一般为4．2V，否则可能由于电聪过高会造成键电池永久性损坏。 预充电主要是完成对过放的锂电池进行修复，若电池电压低于3V，则必须进行预充电，否刚可省略该阶段。这也是最普遍的情况。在恒流阶段，充电器先给电池提供大的恒定电流，同时电池电压上升，当魄池电压达到饱和电压对，则转入憾压充电，充电电压波动应控制在50mV以内，同时充电电流降低，当电流逐渐减小到规定的值时，可结束充电过程。电池的大部分电能在惯流及恒压阶段从充电器流入电池。曲上可知，充电器实际上是一个精密电源，其电流电压都被限制在所要求的范围之内。 3 硬件电路设计 该系统在电路设计上主要由单片开关电源、控制电路及保护电路三部分组成。 3．1单片开关电源 单片开关电源负责将电能转化为电池充电所需要的形式，构成了充电器的主要功率转换方式。与传统线性充电器大损耗、低效率的缺点相比，由美国Power Integrations公司的TNY268P构成的单片开关电源，其输入电压范围宽(85265VAC)、体积小、重量轻、效率高，其有调压、限流、过热保护等功能，特别适合于构成充电电源。其原理图如图1所示。 图1单片开关电源 该电源采用配稳压管的光藕反馈电路实现15V的低压直流输出，当输出电压发生变化时，通过线性光藕PC817的发光管的电流发生相应的变化，使得TNY268P的EN脚流出电流也发生变化，从而控制其片内功率MOSFET的断、通、调节输出电压，使输压电压稳定。具体反馈原理分析详见后文脉宽调制(PWM)的控制。 在电路结构上，线性光藕PC817，不但可以起到反馈作用还可起到隔离作用。由PNP管Q2和电阻R9、R1O及R12组成的限流电路，则从源头上防止了过电流的问题。由C6及R11构成的缓启电路，则有效抑止了电源上电瞬间的产生的电压尖峰。而二极管D9则防止了电池组的反向放电。此外，对整个充电系统而言，当因意外情况系统失控时，开关电源所提供的15V直流低压也在某种程度上起到了限制其最高电压的作用。
电力电子课程设计直流直流升压电路分析与设计电动汽车蓄电池充电器设计
题目1—直流/直流升压电路分析与设计 电动汽车蓄电池充电器设计 一、技术指标 输入电压：12-24V，输出电压42V，输出电压纹波<200mV，负载电阻10Ω，开关频率50kHz。 二、设计要求 1). 选择主电路的类型和相应的功率器件，并对功率器件进行设计； 2). 设计电压单闭环反馈补偿器； 3). 给出输出电压的仿真结果来验证你的设计： a)电阻由10Ω跳变到5Ω； b)输入电压由12V跳变到24V。 三、设计方案分析 3.1、DC-DC升压变换器的工作原理 DC-DC功率变换器的种类很多。按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。非隔离型的DC-DC变换器又可分为降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC变换器的工作原理。 图1（a）是升压式DC-DC变换器的主电路，它主要由功率开关管VT、储能电感L、滤波电容C和续流二极管VD组成。电路的工作原理是，当控制信号Vi为高电平时，开关管VT导通，能量从输入电源流入，储存于
电感L 中，由于VT 导通时其饱和压降很小，所以二极管D 反偏而截止，此时存储在滤波电容C 中的能量释放给负载。当控制信号Vi 为低电平时，开关管VT 截止，由于电感L 中的电流不能突变，它所产生的感应电势将阻止电流的减小，感应电势的极性是左负右正，使二极管D 导通，此时存储在电感L 中的能量经二极管D 对滤波电容C 充电，同时提供给负载。电路各点的工作波形如图1（b ）。 图1DC-DC 升压式变换器电路及工作波形 3.2、DC-DC 升压变换器输入、输出电压的关系 假定储能电感L 充电回路的电阻很小，即时间常数很大，当开关管VT 导通时，忽略管子的导通压降，通过电感L 的电流近似是线性增加的。即：t L U I i I ?+=LV L ，其中ILV 是流过储能电感电流的最小值。在开关管VT 导通结束时，流过电感L 的电流为： ON LV LP T L U I I I ?+=，iL 的增量为ON I T L U ?。在开关管VT 关断时，续流二极管D 导通，储能电感L 两端的电压为dt di L U U u L I L =-=0，所以流过储能电感L 的电流为：t L U U I i I LP L ?--=0，当开关管VT 截止结束时，流过电感L 的电流为OFF I LP LV L T L U U I I i ?--==0， iL 的减少量为OFF I T L U U ?-0。在电路进入稳态后，储能电感L 中的电流在开关管导通期间的增量应等于在开关管截止期间的减量，即 OFF I ON I T L U U T L U ?-=?0，所以：I I ON I OFF U q U T T T U T T U ?-=?-=?=110，其中
手机充电器设计报告
手机充电器设计报告 题目：手机充电器设计 指导老师：翟永前 专业班级：电子信心工程专业12级 组别：第六组 组长：曹广振 团队成员：王沛、索彬、赵小芳、曹广振
院系名称：通信信号学院 智能充电器的设计 【摘要】 随着手机在世界范围内的普及，手机电池充电器的使用越来越广泛。充电器种类繁多，但从严格意义上讲，只有单片机参与处理和控制的充电器才能称为智能充电器。 该设计利用51单片机的处理控制能力实现充电器的智能化，在单片机的控制下，具有预充、充电保护、自动断电和充电完成报警提示功能。该设计包括了六个功能模块： ·单片机模块：实现充电器的智能控制，如自动断电，充电完成报警提示。·充电过程控制模块：采用专用的电池充电芯片实现对充电过程的控制。·光耦模块：控制通电和断电，在电池充满电后及时关断充电电源。 ·充电电压提供模块：将一般家用交流电压经过变压器、电压转换芯片等转换为5V直流电压。 ·电压测试模块：利用AD转换把充电电池两端的电压通过数码管显示出来。·C51程序：单片机控制电池充电芯片实现充电过程的自动化，并根据充电状态给出有关的指示。 【关键字】 单片机、电压转换、MAX1898、智能、充电器
【目录】 一、设计综述 (4) 二、基本方案 (4) 三、软硬件设计 (5) 四、软硬件仿真 (13) 五、测试 (13) 六、设计体会 (14)
一、设计综述 手机电池的使用寿命和单次使用时间预充电过程密切相关，锂电池是手机最为常用的一种电池，它具有较高的能量重量比、能量体积比，具有记忆效应，可重复充电多次，使用寿命较长，价格也越来越低。锂电池对于充电器的要求也比较苛刻，需要保护电路，为了有效利用电池容量，须将锂电池充点值最大电压，但是过压充电会导致电池损坏，这就要求较高的充电精度。 而大部分充电器多采用大电流的快速充电法,在电池充满后如果不及时停止会使电池发烫，过度的充电会严重损害电池的寿命。一些低成本的充电器采用电压比较法，为了防止过充，一般充电到90%就停止大电流快充，而采用小电流涓流补充充电，这样就使充电时间增长了。 一部好的充电器不但能在短时间内将电量充足，而且还可以对锂电池起到一定的维护作用，修复由于记忆造成的记忆效应，即电池容量下降现象。设计比较科学的充电器往往采用专用充电芯片配合单片机控制的方法。专用的充电芯片可以检测出电池充电饱和时发出的电压变化信号，比较精确的结束充电工作，通过单片机对这些芯片的控制，可以实现充电过程的智能化，以缩短充电时间，同时能够维护电池，延长电池使用寿命。 另外，比起一般充电器，智能充电器还增加了充电电压的显示，让我们能直观的看到电池的由预充、快充、满充充电阶段，从而加强对电池的维护。 二、基本方案 （一）方案分析 该设计采用逐个功能模块分析再组合的方法来实现方案。1、单片机模块 智能的实现利用单片机控制,经过分析，单片机芯片可以选择Atmel公司的AT89C52，来控制充满电时蜂鸣器报警声，以及通过中断控制光耦器件通电和断电。 2、充电过程控制模块