各种锂电池充电电路设计
锂电池组均衡充电电源设计与实现
锂电池组均衡充电电源设计与实现一、引言随着现代科技的不断发展，锂电池已经成为了各种电子设备和车辆中最常见的电池种类之一。
而在锂电池组中，为了确保每节电池的充电状态均衡，就需要设计一种锂电池组均衡充电电源。
本文将详细介绍这种电源的设计与实现过程。
二、问题背景锂电池组是由几节锂电池串联组成的，每节电池的电压和容量难免会有一定的差异。
在充电过程中，如果不对锂电池组进行均衡充电，就会导致电池组内部电压差异变大，从而影响充电效率和电池寿命。
锂电池组均衡充电电源需要能够对组内的每节电池进行具有适当电流的均衡充电，以确保整个电池组充电状态的均衡。
在这样的要求下，锂电池组均衡充电电源呼之欲出。
这种电源需要具备多节电池同时充电的能力，并且能够根据每节电池的充电状态动态调整充电电流。
其实现不仅涉及到硬件电路设计，还包括控制算法的设计与实现。
三、电路设计1. 电路功能介绍锂电池组均衡充电电源的电路设计需要包括如下功能：（1）多节电池同时充电功能（2）每节电池的充电状态监测功能（3）均衡充电功能（4）充电状态显示功能（5）保护功能（如过流、过压、过热保护）2. 电路设计要点（1）多节电池同时充电功能在设计中，电路需要能够同时对多节电池进行充电，因此需要采用多通道的设计结构。
在电路中需要设计多组独立的充电电路，以保证每节电池都能得到独立的充电电流。
（2）每节电池的充电状态监测功能为了能够动态调整每节电池的充电电流，需要设计电路用于监测每节电池的电压和温度。
这样可以根据监测到的数据动态调整充电电流，保证电池充电状态的均衡。
（4）充电状态显示功能电路需要设计能够显示每节电池的充电状态的功能，以便用户随时了解电池组的充电情况。
这可以采用LED灯等方式进行显示。
（5）保护功能为了确保充电安全，电路需要设计一些保护功能，如过流保护、过压保护、过热保护等，以保护电池组免受各种不良情况的影响。
四、算法设计1. 充电控制算法2. 保护算法在均衡充电的过程中，需要设计一些保护算法，用于监测电池组的工作状态，一旦发现异常情况，能够及时采取保护措施，以确保电池组不会受到损坏。
锂电池智能充电原理,设计电路,充电方法.
第三部分毕业设计正文锂电池充电器的设计[摘要] 本设计以单片机为控制核心，系统由指示灯电路、电源电压与环境温度采样电路、精确基准电压产生电路和开关控制电路组成。
实现了电池充电、LED指示、保护机制及异常处理等充电器所需要的基本功能。
本文对锂离子电池的参数特性、充电原理与充电方法进行了详尽的描述，并提出了充电器的设计思想和系统结构。
该电路具有安全快速充电功能，可以广泛应用于室内外单节锂离子电池的充电，如手机、数码产品电池等。
[关键词]锂离子电池，充电器，硬件电路，软件设计The design of lithium battery chargerSui Chaoyun0701 electricity techniqueAbstract:This design uses SCM system for the control of core, it includes the pilot lamp circuit on system, sampling circuit about voltage and temperature, the causes about standard voltage and switch controls. The circuit achieves charging battery, LED instructions, the protection mechanism and exception handling, and other functions. This paper introduces the following things: parameters of lithium-battery, principles and methods on charge, design thinkings and system structure about charger, and it describes the functional mode of the charger in detail,moreover it proposes the thinking of plan and structure of a system.The circuit which be planed have functions of safety,rapid and so on. It can use in the charge of Lithium-ion battery that is only far-ranging,such as the battery ofcellphone,digital product and so on.Key words: Lithium-ion battery, Charger, Hardware circuit, Software design目录第一章绪论 (1)1.1 课题的背景及目的 (1)1.2 论文的构成及研究状况 (1)1.3 锂电池充电器的功能描述 (2)第二章锂电池充电器的介绍及系统设计框架 (3)2.1 锂离子的介绍 (3)2.1.1 锂离子电池的发展 (3)2.1.2 锂电池的工作原理及结构 (3)2.1.3 锂电池充电器的充电特性 (5)2.2 系统设计框架 (6)2.3 锂电池充电方法 (8)2.3.1 恒流充电(CC) (8)2.3.2 恒压充电（CV） (8)2.3.3 恒流恒压充电（CC/CV） (9)2.3.4 脉冲充电 (9)第三章锂电池充电器的设计 (10)3.1 锂电池充电器的工作原理 (10)3.1.1 89C51芯片简介 (11)3.1.2 系统指示灯电路 (12)3.1.3 电源电压与环境温度采样电路 (12)3.1.4 精确基准电源产生电路 (13)3.1.5 开关控制电路 (14)3.2 锂电池充电器的设计理念 (15)3.2.1 设计思路 (15)3.2.2 系统主流程 (15)3.2.3 充电流程设计 (17)3.2.4 程序设计 (18)结束语 (31)致谢 (32)参考文献 (33)第一章绪论1.1 课题的背景及目的电子信息时代使对移动电源的需求快速增长。
自制12.6v锂电池充电器
自制12.6v锂电池充电器（九款电路原理图详解）12.6V锂电池是由三节4.2V锂电池串联而成，因此12.6v锂电池充电器的电路设计即可适用于锂电池充电器电路原理图。
12.6v锂电池充电器电路原理图（一）本电路带充电状态显示功能，红灯闪正在充，绿灯闪马上要充满，绿灯亮完全充满。
只要您有12V的电源就可以，接完电路后先别装电池，调右下角的可调电阻，使电池输出端为4.2V，再调左下角的可调电阻使LM358第三脚为0.16V就可以了，充电电流为380mA，超快，三个并连的二极管是降压的，防止LM317过热，且LM317须加散热片，图中的三极管可以任意型号。
12.6v锂电池充电器电路原理图（二）如图所示是一种恒流恒压的锂电池充电控制板，图中Q1、R1、W1、TL431组成精密可调稳压电路。
Q2、W2、R2构成可调恒流电路。
Q3、R3、R4、R5、LED为充电指示电路。
随着被充电锂电池电压逐渐上升，充电电流将逐渐减小，待电池充满后R4上的压降不断减小，最终使Q3截至，LED熄灭，为了保证电池能充足，请在指示灯熄灭后继续充电1～2小时，使用时需要在Q2、Q3装适当大小的散热片。
12.6v锂电池充电器电路原理图（三）充电装置原理电路图所示，最大输出电流为20A，最高充电电压为80V.它可以从0V起进行调节，因此能对各种规格的蓄电池进行充电，还可以对相同规格的蓄电池组或串联蓄电池组进行充电，如最多可对5只串联的12V蓄电池同时进行充电。
对串联蓄电池充电，可缩短连线长度，减少线损，连接方便，因此可大幅度提高工作效率。
从图中可知，变压器T为双基极管V1提供工作电压，双基极管V1及相应外围元件组成一个振荡器，振荡频率可由RP1、RP2控制。
在本电路中，RP1、RP2取值相差较大，所以在实际工作中，RP2可起粗调作用，RP1起细调作用，这对单个电池充电时尤为重要，可避免损坏蓄电池。
由V1产生的振荡脉冲经VD3隔离，触发晶闸管VS，充电电流的大小及电压的高低取决于振荡器的输出脉冲，即由振荡频率决定。
磷酸铁锂电池充电电路的设计及实验分析[1]
![磷酸铁锂电池充电电路的设计及实验分析[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/5dd58a51ad02de80d4d840a5.png)
综合前面所述的磷酸铁锂电池特性， 本文采用线性充 电的方式来设计磷酸铁锂电池的充电电路。 线性充电方式 就是在锂电池充电的各个阶段， 通过调整外部调整管 （功 率晶体管）， 以合适的电流给电池充电， 该方式的优点在 于具有限流功能， 不需要外部限流配适器 ［1］。 图 1 是以线 性充电的方式的原理图和充电电压变化曲线示意图。
图 2 核岛主设备－蒸汽发生器 3） 再次 ， 设 计 部 门 和 工 艺 部 门 具 备 了 信 息 融 合 的 条 件， 设计部门的三维模型可为工艺部门数控编程提供支持。 4） 最 后 ， CAD ／ CAM 系 统 为 今 后 企 业 级 的 信 息 整 合 （PDM） 打下了良好的基础和铺垫。
图 1 线性充电原理图和充电曲线
图 2 是按照线性充电方式来设计的单个磷酸铁电池充 电电路图， 其中包括保护电路。
以上充电电路的主要部分是电源控制芯片 CN3060 ［2］， 它是专门为单个磷酸铁锂电池而设计的线性充电芯片， 利 用内部的功率晶体管对电池进行恒流和恒压充电。
当 电 池 电 压 检 测 输 入 端 （FB） 的 电 压 低 于 2．05V， 充 电电路用小电流对电池进行预充电， 以保护电池。 当电池
设 计 电 路 的 过 流 保 护 为 1．5A， 保 护 IC 的 内 置 电 压 是
150mV ±30mV， 则 所 需 要 的 功 率 管 MOSFET 的 导 通 电 阻
RDS（ON） 为 ：
R ＝ DS（ON）
VCSI （2×I）
＝
150 （2×1．5）
＝ 50mΩ。
通过以上计算， 选择功率管 MOSFET 的导通电阻 RDS（ON） 为 50mΩ 左 右 。 选 用 场 效 应 管 AO4405 来 实 现 ， 该 场 效 应
锂电池充电电路设计
锂电池充电电路设计通常为了提高电池充电时的可靠性和稳定性，我们会用电源管理芯片来控制电池充电的电压与电流，但是在使用电源管理芯片设计充电电路时，我们往往对充电电路每个时间段的工作状态及电路设计注意事项存在一些困惑。
1、电池充电方式简介理论上为了防止因充电不当而造成电池寿命缩短，我们将电池的充电过程分为四个阶段：涓流充电（低压预充，此状态的电池电压比较低，实际使用时，建议将锂电池欠压保护点提高，避免电池出现过放电现象）、恒流充电、恒压充电以及充电终止。
典型的充电方式是：先检测待充电电池的电压，在电池电压较低情况下，先进行预充电，充电电流为设定的最大充电电流的1/10，当电池电压升到一定值后，进入标准充电过程。
标准充电过程为：以最大充电电流进行恒流充电，电池电压持续稳定上升，当电池电压升到接近设定的最大电压时，改为恒压充电，此时，充电电流逐渐下降，当电流下降至最大充电电流的1/10时，充电结束。
阶段1：涓流充电——涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。
在电池电压低于3V左右时采用涓流充电，涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一即0.1c(以恒定充电电流为1A举例，则涓流充电电流为100mA)。
阶段2：恒流充电——当电池电压上升到涓流充电阈值以上时，提高充电电流进行恒流充电。
恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。
电池电压随着恒流充电过程逐步升高,一般单节电池设定的此电压为3.0-4.2V。
阶段3：恒压充电——当电池电压上升到4.2V时，恒流充电结束，开始恒压充电阶段。
电流根据电芯的饱和程度，随着充电过程的继续充电电流由最大值慢慢减少，当减小到0.01C时，认为充电终止。
（C是以电池标称容量对照电流的一种表示方法，如电池是1000mAh 的容量，1C就是充电电流1000mA。
）阶段4：充电终止——有两种典型的充电终止方法：采用最小充电电流判断或采用定时器(或者两者的结合)。
最小电流法监视恒压充电阶段的充电电流，并在充电电流减小到0.02C至0.07C范围时终止充电。
锂电池充电电路及电源自动切换电路的设计
BATTBATT-8.4V图1 锂电池充电电路原理图输入电源V in =24V ,充电电流1～1.5A，锂电池参数为8.4V，2.5A1、充电电流的设置恒流充电电流由下式决定：CSCH R mVI 200=，取A I CH 25.1=，得 Ω=16.0CS R选取R CS 参数为0.16Ω±5%/1W 实际使用电阻值为150mΩ，得A A R mV I CS CH 33.1150200200=== 2、充电结束电流的设置在恒压充电模式，充电电流逐渐减小，当充电电流减小到EOC 管脚的电阻所设置的电流时，充电结束。
充电结束电流由下式决定：610)314350(278.1×+×=CS EOC R R I ，R3取10K ，I EOC =0.2A 3、电感的选择在正常工作时，瞬态电感电流是周期性变化的。
在P 沟道MOS 场效应晶体管导通期间，输入电压对电感充电，电感电流增加；在P 沟道MOS 场效应晶体管关断期间，电感向电池放电，电感电流减小。
电感的纹波电流随着电感值的减小而增大，随着输入电压的增大而增大。
较大的电感纹波电流会导致较大的纹波充电电流和磁损耗。
所以电感的纹波电流应该被限制在一个合理的范围内。
电感的纹波电流可由下式估算：)1(1VCC V V Lf I BAT BAT L −×××=Δ其中：f 是开关频率，300KHz L 是电感值 VBAT 电池电压 VCC 是输入电压在选取电感值时，可将电感纹波电流限制在△IL ＝0.4×I CH ，I CH 是充电电流，得 L>34.2μΗ，实际取电感值为39μΗ。
4、电源自动切换电路VOUT给后续电路供电图2 电源自动切换电路当外部电源断开时，PMOS 管导通，由电池给外部系统供电，当外部电源接入时， PMOS 管关断，电池和系统电源之间断开，外部电源对系统供电。
锂电池充电电路图
锂电池充电电路图2009-03-08 18:26锂电池是继镍镉、镍氢电池之后，可充电电池家族中的佼佼者．锂离子电池以其优良的特性，被广泛应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。
一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池：锂离子电池的负极为石墨晶体，正极通常为二氧化锂。
充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。
放电时，锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。
所以，在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态出现，而不是以金属锂的形态出现。
因而这种电池叫做锂离子电池，简称锂电池。
锂电池具有：体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点，但价格较贵。
镍镉电池因容量低，自放电严重，且对环境有污染，正逐步被淘汰。
镍氢电池具有较高的性能价格比，且不污染环境，但单体电压只有1.2V，因而在使用范围上受到限制。
二、锂电池的特点：1、具有更高的重量能量比、体积能量比；2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；4、无记忆效应。
锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电；5、寿命长。
正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；6、可以快速充电。
锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时；7、可以随意并联使用；8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池；9、成本高。
与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。
三、锂电池的内部结构：锂电池通常有两种外型：圆柱型和长方型。
电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。
正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。
负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。
(完整版)锂电池充电电路详解
锂电池充电电路图锂电池是继镍镉、镍氢电池之后,可充电电池家族中的佼佼者．锂离子电池以其优良的特性，被广泛应用于：手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。
一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池：锂离子电池的负极为石墨晶体,正极通常为二氧化锂。
充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。
放电时，锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。
所以,在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态出现，而不是以金属锂的形态出现.因而这种电池叫做锂离子电池，简称锂电池。
锂电池具有：体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点,但价格较贵。
镍镉电池因容量低，自放电严重，且对环境有污染,正逐步被淘汰。
镍氢电池具有较高的性能价格比,且不污染环境，但单体电压只有1.2V，因而在使用范围上受到限制.二、锂电池的特点:1、具有更高的重量能量比、体积能量比；2、电压高，单节锂电池电压为3。
6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性;4、无记忆效应.锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应,所以锂电池充电前无需放电;5、寿命长。
正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；6、可以快速充电。
锂电池通常可以采用0.5~1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1~2小时；7、可以随意并联使用；8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素,对环境无污染，是当代最先进的绿色电池；9、成本高.与其它可充电池相比，锂电池价格较贵.三、锂电池的内部结构：锂电池通常有两种外型：圆柱型和长方型.电池内部采用螺旋绕制结构,用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。
正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。
负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成.电池内充有有机电解质溶液。
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六、简易充电电路：
现在有不少商家出售不带充电板的单节锂电池。
其性能优越，价格低廉，可用于自制产品及锂电池组的维修代换，因而深受广大电子爱好者喜爱。
有兴趣的读者可参照图二制作一块充电板。
其原理是：采用恒定电压给电池充电，确保不会过充。
输入直流电压高于所充电池电压3伏即可。
R1、Q1、W1、TL431组成精密可调稳压电路，Q2、W2、R2构成可调恒流电路，Q3、R3、R4、R5、LED为充电指示电路。
随着被充电池电压的上升，充电电流将逐渐减小，待电池充满后R4上的压降将降低，从而使Q3截止， LED将熄灭，为保证电池能够充足，请在指示灯熄灭后继续充1—2小时。
使用时请给Q2、Q3装上合适的散热器。
本电路的优点是：制作简单，元器件易购，充电安全，显示直观，并且不会损坏电池．通过改变W1可以对多节串联锂电池充电，改变W２可以对充电电流进行大范围调节。
缺点是：无过放电控制电路。
图三是该充电板的印制板图（从元件面看的透视图）。
概述
PT6102 是一款高度集成的单节锂离子电池充电器，较少的外部元件数目使得它非常适合于便携式应用。
内部集成功率管，不需要外部检测电阻和防倒灌二极管。
充电电流通过外部电阻进行设置，充电结束电压固定在4.2V。
热反馈可以自动调节充电电流，可以在大功率或高环境温度下对芯片加以保护PT6102 分三个阶段对电流进行充电：当电池电压低于2.9V 时是涓流充电，当电池电压大于2.9V 时是恒流充电，并且涓流充电电流是恒流充电电流的1/10,当电池电压到4.2V 时进行恒压充电，在恒压充电过程中，充电电流逐渐减少，当减少到恒流充电电流的1/10 时，结束充电过程。
特点
可以用 USB 端口直接对单节电池进行充电.
充电电流最大可以到 800mA
不需要外部功率管，检测电阻和防倒灌二极管
涓流、恒流、恒压三阶段，并有热调节功能，可以在无过热的情况下最大化充电电流
精度达±1%的4.2V 充电电压
SOT23-5 和ESOP8 封装
TP4057简介：TP4057是上海霖叶电子有限公司生产的单节锂电池充电管理芯片，输入电压为4V ~ 9V，典型值为5V，可改变TP4057的6脚电阻来控制充电电流，计算公式为RPROG =1000/IBAT（当IBAT <300毫安时）、RPROG =1300/IBAT -1000(当IBAT>300毫安时)，调节范围100 ~ 500毫安，截止充电电压4.2V，外围简单，无须外接开关管，具有充电指示和充满指示、防电池反接、电源欠压保护等功能。
TP4057充电过程：
TP4057的充电过程大致如下：当待充电电池接入后，若电池电压小于2.9V，则TP4057将对电池进行预充电，电流为设定电流的1/10，当电池电压上升到2.9V后，TP4057开始按设定电流恒流充电，当电压上升到4.1V（大概冲到了80%~90%）后恒流充电过程结束，输出电压恒定在4.2V，输出电流降低到设定电流的1/10，开始恒压充电过程，当电池电压达到4.2V后，充电过程完成，此后TP4057将连续监测电池电压，若电池电压下降到4.1V，则会再次进入充电过程，对电池进行充电。
模块简介：
该充电模块输入使用miniUSB供电，板上恒流充电电流设定电阻标记为1.6K，对应充电电流为500毫安，指示灯可以选用3mm直插LED，或1005封装的贴片LED，TP4057应紧贴PCB，以便良好散热，当TP4057内部温度超过设定值（约120℃）后，芯片将自动减小充电电流，防止芯片过热烧毁。
模块指示灯信息：
状态红灯CHRG 绿灯STDBY
充电状态亮灭
充电完成灭亮
电源欠压电池反接灭灭
无电池闪烁亮
该模块可用制作简单的锂电池充电器。
模块尺寸：25.5mm*12mm 单面板。