11.1V锂电池充电器设计
电动车锂电池充电器毕业设计
摘要电动自行车是绿色节能的交通工具，在节能环保的发展进程中电动自行车满足了消费者出行半径增大的需求。
另外，电动车电瓶采用锂电池越来越多。
利用开关电源实现对锂电池高效率充电是目前的发展趋势。
本设计通过认真调查锂电池充电注意事项，电动车用锂电池充电过程和充电曲线，综合运用了反激式开关电源技术，对电动车用锂电池充电器做了具体设计。
电路主要包括整流滤波电路、功率变换电路、稳压电路、恒流电路，充电指示电路，实现对锂电池分四个阶段高效率安全充电。
充电过程分微弱电流调节充电阶段，恒流充电阶段，恒压充电。
主电源部分采用线性光耦改变电流型PWM控制集成芯片UC3842中误差放大器的输入误差电压，实现稳压充电。
恒流电路实现对锂电池恒流充电。
电路设计满足客户要求，成本低廉。
关键词：反激式开关电源；锂电池充电器；UC3842；恒流充电AbstractElectric bike is a green energy-saving means of transport, energy-saving environmental protection in the process of development of electric bike to meet the consumer demand for travel radius.In addition, the electric bike battery using lithium batteries is increasing. Use of switching power supply to achieve high efficiency on the lithium battery charge is the current trend.The rechargeable lithium battery design through careful investigation note, lithium batteries for electric vehicle charging process and charge curves of the integrated use of a flyback switching power supply technology, lithium battery charger for electric vehicles to do a specific design.Circuit includes a rectifier filter circuit, power converter, voltage regulator circuit, the current circuit, the charging indicator circuit, charging in four phases of the lithium batteries safely and efficiently. Charging process comprises weak charge current regulation phase, constant current charging phase, constant voltage charging. The main power to change the input error voltage of the error amplifier in Current-mode PWM control IC UC3842 to achieve voltage regulation. Constant current circuit of the constant current charging lithium batteries. Circuit design meet customer requirements, and low cost.Keywords: flyback switching power supply; lithium battery charger; UC3842; constant current charging目录摘要 (I)Abstract......................................................................................................................................................... I I1 绪论 (1)1.1 电动车的发展概况 (1)1.2 锂电池简述 (1)1.3开关电源的产生与发展 (2)1.4 设计目的和要求 (3)1.5 主要设计内容 (3)2 开关电源概述 (4)2.1 隔离式高频开关电源 (4)2.2 本设计所用术语 (5)2.3 开关电源与线性电源 (5)2.4 开关电源能量损耗和寿命 (6)2.5 开关电源分类 (7)3 反激式开关电源 (8)3.1 反激式开关电源原理 (8)3.2 主要器件简介 (11)3.2.1 UC3842芯片简介 (11)3.2.2 TL431简介 (15)3.2.3 PC817光耦简介 (16)3.3 UC3842常用的电压反馈电路 (16)3.3.1 输出电压直接分压作为误差放大器的输入 (16)3.3.2 辅助电源输出电压分压作为误差放大器的输入 (18)3.3.3 采用线性光耦改变误差放大器的输入误差电压 (19)4 总体设计 (21)4.1电路组成 (21)4.2系统实现功能 (22)5 主电源部分设计 (23)5.1 输入电路 (23)5.1.1 输入浪涌电流保护 (23)5.1.2 输入尖峰电压保护 (24)5.2 输入滤波电路 (25)5.2.1 差模干扰和共模干扰概念 (25)5.2.2 滤除干扰信号 (25)5.3 变压器设计 (26)5.3.1变压器功能 (26)5.3.2磁芯饱和问题 (26)5.3.3 变压器设计步骤 (28)5.4 RCD箝位电路设计 (32)5.4.1 RCD箝位电路意义 (32)5.4.2 RCD箝位电路设计步骤 (33)5.5开关管选择 (34)5.6输出滤波器 (34)6控制电路设计 (35)6.1低电流调节控制电路 (35)6.2恒流电路 (36)6.3充电指示电路 (37)总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 本设计电路原理图 (41)附录2 本设计PCB图 (42)1 绪论1.1 电动车的发展概况电动自行车是绿色节能的交通工具，在城市化发展的进程中电动自行车满足了消费者出行半径增大的需求。
打包机充电器使用注意事项
本公司专业销售P300手提电动打包机，同时提供P300附件，电池，充电器配件，此款打包机使用锂电池优点，电池轻，容量大，充电快，无记忆，耐用好用等优点。
P300打包机电池参数：
品名：打包机电池
型号：P300
电压：11.1V
容量：3.0A/h
充电时间：50分钟左右
满电打带：100-250条左右。
电池类型：锂电池
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P300打包机充电器参数：
名称：打包机充电器
型号：P300
电压频率为：100V-245VAC-50-60HZ,DC12.6V—3.0A
充电时间：12V充电时间大约50-90分钟左右。
P300电池/P300充电器使用注意事项：
1、P300打包机电池，我们新机发货为了安全期间，电池内很少电量，客户收到新机器建议先使用电池电量完毕后在去充电，前三次请延长充电时间在120分钟以上，每次使用请在电池耗完后进行充电，这样有效提升电池使用寿命。
2、P300打包机充电器，使用充电时请选择电压稳定，干净卫生的环境进行充电。
锂离子电池的充电器设计
下载之后可以联系QQ1074765680索取图纸，PPT，翻译=文档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 charger about lithium-batteryAbstractThis 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 of cellphone,digital product and so on.Key words: Lithium-ion battery, Charger, Hardware circuit, Software design1目录1 引言 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2充电器功能描述 (2)2 系统设计框架与技术参数 (3)2.1 系统设计框架 (3)2.2 锂离子电池特性 (4)2.2.1 锂离子电池参数特性 (4)2.2.2 锂离子电池的放电特性 (4)2.2.3 锂离子电池的充电特性 (5)2.3 锂电池充电方法 (6)2.3.1 恒流充电（CC） (6)2.3.2恒压充电（CV） (6)2.3.3 恒流恒压充电（CC/CV） (7)2.3.4 脉冲充电 (7)2.4 系统技术参数 (8)3 充电器硬件设计 (9)3.1 系统指示灯电路 (9)3.2 电源电压与环境温度采样电路 (10)3.3 精确基准电源产生电路 (11)3.4 开关控制电路 (11)4 充电器软件设计 (12)4.1 系统软件总体设计思路 (12)4.2 系统主流程 (12)4.3 充电流程设计 (14)4.4 程序设计 (15)5 总结 (16)致谢 (16)参考文献 (16)附录一系统整体电路图 (18)附录二程序清单 (19)1 引言1.1 课题研究背景近年来，各种携带式的电子产品成为市场上的热门，如手机、数位相机、个人数字助理（PDA）、笔记型电脑等3C (Computer, Communication,Consumer Electronics)等等产品均朝向无线化、可携带化方向发展，对于产品的各项高性能元件也往「轻、薄、短、小」的目标迈进，因此对于体积小、重量轻、能量密度高的二次电池需求相当迫切。
三节串联锂电池充电芯片,5V和18V输入方案
三节串联锂电池充电芯片，5V和18V输入电路图
三节3.7V的锂电池串联，11.1V和最大12.6V锂电池充电电路的解决方案。
在应用中，一般使用低压5V，如USB口直接输入的给三串锂电池充电，还有是15V或者18V，20V输入降压给锂电池充电的两种情况。
5V，USB口输入电路：
PW4053 是一款5V 输入，最大1.2A 充电电流，支持三节锂离子电池的升压充电管理IC。
PW4053 集成功率MOS，采用异步开关架构，使其在应用时仅需极少的外围器件，可有效减少整体方案尺寸。
外围比较简洁，可智能调节充电电流大小，防止拉垮适配器输出，可匹配所有适配器。
在笔记本电脑自带的USB口也是可以给三节锂电池充电。
18V，输入降压电路：
PW4203是一款4.5V-22V输入，最大2A充电，支持1-3节锂电池串联的同步降压锂离子电池充电器芯片，适用于便携式应用。
可通过芯片VSET引脚选择1节充电或2节串联充电3节串联充电。
PW4203集成了频率800 kHz的同步降压稳压器，具有极低的导通电阻，可实现高充电效率和简单的电路设计。
PW4203具有输入过压保护24V，和低压启动保护3.9V，还具有输出VBAT电池充电电压的过压保护，输出短路保护，过温保护，过流保护，过时间保护。
三节串联锂电池充电测试板测试：13V输入，15V输入，18V输入
同时，三节锂电池锂电池的输出电压范围是9V-12.6V之间。
我们需要转成5V，6V或者3.3V。
锂电11.1V 太阳能控制器一体机
陈工电子锂电池智能控制器驱动器使用说明书一主要特点1具有定时半功率和智能降功率两大功能，轻松实现365天，天天亮灯批发价60元2.全部采用工业级器件，能在寒冷、高温、潮湿环境正常运行3五种负载工作模式：纯光控、光控+定时、电源加时控、电源。
调试模式4.输出直接驱动LED，电压智能控制，电流用户选择。
智能半功率，方便不同灯具使用5智能充电，电池1%——98%使用直充充电，98%——100%智能控制半充，增强电池寿命6充电双MOS串联式控制，使充电效率比二极管提高3%-8%，用电时间大大增加7.系统指示太阳能电池、蓄电池和负载的状态，让用户实时了解系统运行状态，8.具有过充、过放保护，短路，反接，及TVS防雷保护，提高系统的可靠性、耐用性。
9.使用了数码显示及设置，采用数字式电流调节，一键式即可完成所有设置，使用方便直观。
按装步骤电池于控制器线，要短而粗100CM 内2.5平方剥开5MM先将控制器连接LED—连接电池—设定工作模式和电流—连接太阳能电池板设置方式按一下设置按键—长按进入工作模式—长按保存进入电流设置模式—长按保存设置成功工作状态指示1太阳能板指示：常亮快充，不亮不充2蓄电池指示：常亮满电，慢闪欠电，快闪缺电3负载指示：常亮正常，慢闪负载故障4数码管显示正常数字为工作模式，数字带点为电流模式模式介绍纯光控：光强降至启动点延时3分钟确认启动信号后，负载开始工作,有阳光时,光强升到启动点，确认信号后关闭输出负载光控+时控：启动过程与纯光控相同，当负载工作到设定时间就关闭负载，半功率模式按工作模式时间。
将输出功率减半智能降功率检测到电池电量不足自动降功率输出手动模式：用于用户测试输出全功率和半功率，按一次全功率负载，再按输出半功率，第三次按键关闭负载。
电源模式相当于升压电源警告！打开负载前！请务必确认LED电流大小，设置参数错误造成损坏，本公司恕不负责故障处理1蓄电池指示灯，不亮，蓄电池供电故障，请检查蓄电池连接是否正确2负载指示，灯闪，输出短路或开路，检查后长按3秒即可3太阳能指示，不亮，请检查光电池电源两端连线是否正确，接触是否可靠4负载亮3-5秒停止工作请检查输入功率是否充足电器参数防水铝壳55*83*20MM陈工电子陈R137********显示工作模式LED串带点显示电流1 全功率光控开光控关5-15串 1.并150MA2 光控开全功率4h转换半功率光控关5-15串 2.并300MA3 光控开全功率2h转换半功率4h关5-15串 3.并450MA4 光控开全功率3h转换半功率4h关5-15串 4.并600MA5 光控开全功率4h转换半功率4h关5-15串 5.并750MA6 光控开全功率4h转换半功率6h关5-15串 6.并900MA7 电源全功率5h转换半功率（相当于升压电源）5-15串7.并1050MA8 电源全功率（相当于升压电源）5-15串8.并 1.2A9 手动模式5-15串9.并 1.35A5-15串0.并 1.5A 系统电压11.1V 欠压电压11.1V输出电流0.15-1.5A 充电电流10A 过放电压9V 输出电压15-48V充电压降不大于0.2V控制方式PWM 恒流精度3%超压保护12.6V工作温度－40-+80℃效率92%-95% 直充充电12.6V输出5-50W 额定电流10A。
关于锂离子电池充电器的设计参考-10页精选文档
关于锂离子电池充电器的设计参考携带型电子产品皆以电池作为电源。
随着携带型产品的迅速发展，各种电池的用量大增，并且开发出许多新型电池。
除大家较熟悉的碱性电池、可充电的镍镉电池、镍氢电池外，还有近年来成为主流的锂离子电池。
这里会介绍有关锂离电池的相关知识，包括它的特性、主要参数、应用范围，最后并提供锂离子电池充电线路的设计参考。
锂离子电池发展与应用锂离子电池是目前应用最为广泛的可再次充电式电池，它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式，可以单节电池使用于低功率应用，也可以将多节电池进行串并联组合得到更高电压与容量，用于电动工具与笔记型电脑。
锂离子电池中的电解液可以是凝胶体、聚合物（锂离子/锂聚合物电池）、或凝胶体与聚合物的混合物。
因为目前尚未发现能够在室温条件下有效运送锂离子的聚合物，所以大多数的锂离子/ 锂聚合物电池实际上是结合凝胶体和聚合物的混合型电池。
锂离子电池有别于一般的化学电池，其充放电工作过程是通过电池正负极中锂离子的嵌入和脱嵌来实现的，当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液移动到负极。
而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。
同样，当对电池进行放电时，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又移动回正极。
回正极的锂离子越多，放电容量越高。
我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。
在充放电过程中，锂离子处于从正极-负极-正极的运动状态。
由于锂离子电池中使用的是离子状态的锂而非金属锂，危险性低，安全性高。
电池特性电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。
电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时，电池非静电力（化学力）所做的功。
电动势取决于电极材料的化学性质，与电池的大小无关。
电池所能输出的总电荷量为电池的容量，通常用安培小时作单位。
在电池反应中，每公斤反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。
锂电池充电器方案
锂电池是目前最为常用的可充电电池之一，其具有高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等优点，因此在移动电子设备、电动车辆和储能系统中广泛应用。
充电器是锂电池应用中不可或缺的设备，负责为锂电池提供合适的充电电流和电压，确保锂电池的安全充电和寿命。
本文将介绍锂电池充电器的方案，主要从充电器的工作原理、充电器的主要类型、充电器的设计要点和锂电池充电器市场的发展趋势等方面展开。
一、锂电池充电器的工作原理锂电池充电器的工作原理基于恒流充电和恒压充电两种工作模式。
在恒流充电模式下，充电器通过输出稳定的电流来充电锂电池，直到电池的电压达到预设的充电终止电压。
而在恒压充电模式下，充电器保持输出恒定的电压，直到电池的充电电流衰减到预设的充电终止电流。
通常，在锂电池的初期阶段采用恒流充电模式，然后转变为恒压充电模式。
二、锂电池充电器的主要类型根据充电方式的不同，锂电池充电器可以分为慢充器、快速充电器和智能充电器。
1.慢充器慢充器主要用于对锂电池进行低电流充电，具有充电速度较慢但对电池寿命的影响较小的特点。
慢充器主要适用于低功率应用场景，如手持设备和小型电子产品充电等。
2.快速充电器快速充电器是为了满足用户对充电速度的要求而设计的，能够以更高的电流充电锂电池。
快速充电器主要适用于大功率应用场景，如电动车辆和储能系统等。
3.智能充电器智能充电器结合了慢充器和快速充电器的优点，具有多种充电模式和可变充电电流的功能。
智能充电器能够根据不同的电池类型和充电需求进行智能识别和调整，提供最佳的充电方案，并能够监测电池的充电状态和保护电池的安全。
三、锂电池充电器的设计要点1.充电电流和电压控制在设计锂电池充电器时，需要考虑合适的充电电流和电压。
充电电流过大会导致电池的温度升高和寿命缩短，而充电电流过小则会延长充电时间。
充电电压过高或过低都对电池的安全和寿命产生影响。
因此，充电器需要具备恒流恒压控制功能，通过负反馈控制回路来调节充电电流和电压。
18650锂电池组技术规格书
YAGEO
6
R9,R10
Resistor
SMD 5.1KΩ±5%
0603
2
YAGEO
7
R7
合金电阻
P=1W
SMD 10mΩ±5%
2512
1
YAGEO
8
R6
Resistor
SMD 51Ω±5%
0603
1
YAGEO
9
C1,C2,C3
Capacitor
SMD 0.22μF
0603
3
YAGEO
10
C5,C6
断开短路电路
内阻
RSS
主回路通态电阻
RSS≤65mΩ
消耗电流
IDD
工作时电路内部消耗
30.0μA Max
零 V 充电
OV
向0 V电池充电（电芯电压最小1.7V）
允许
4 Parts list主要元件清单
NO.
元件编号
元件名称
元件规格
封装式
数量
厂商/备注
1
U1
Batteryprotection IC
S8254AANFT-TB-G
TSSOP-16
1
SEIKO
2
Q3,Q4
Silicon MOSFET
AO4407
SO-8
2
AOS
3
R1,R2,R3
Resistor
SMD 510Ω±5%
0603
3
YAGEO
4
R4,R5,R11
Resistor
SMD 10KΩ±5%
0603
3
YAGEO
5
R8
Resistor
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11.1V锂电池充电器设计
【摘要】本文介绍了锂电池充电的控制方法，讨论了充电器的电路结构和软件设计思想。
该设计以ATmega8作为控制核心，对充电过程进行全面管理，通过对充电电流、电压的自动检测与调整，完成对不同充电阶段的精确控制及充满后的自动停充，实现了智能化充电。
【关键词】锂电池充电器；ATmega8；脉宽调制
1.引言
11.1V锂电池常用于涵道机、固定翼、直升机等航模中，具有放电稳定，工作温度宽；允许较大的充电电流、充电速度快，仅需1～2个小时就可以充满；无记忆效应；自放电率低，储存寿命长；能量高、储存能量密度大；输出电压高（单节锂电池的额定电压一般为3.6V，而单节镍氢和镍镉电池的电压只有1.2V）等优点。
但锂电池在使用过程中也存在娇气的一面。
在对锂电池进行充电时要防止过度充电，如果充电电压高于规定电压或充电电流大于规定电流，就会损坏锂电池或者使之报废。
在过充电的情况下，能量过剩锂电池温度上升，电解液将分解产生气体，使之内压上升而导致自燃或破裂的危险。
通常单节锂电池的终止充电电压为4.2V，精度控制在±1%之内，充电电流不大于1C（C代表充放电速率，1C代表电池正好在1小时内，充满电或放完电所要求的速率）。
锂电池在使用时也要防止过度放电，过度放电会导致电池特性及耐久性变差，可充电次数降低。
通常要求放电电流不大于2C，终止放电电压控制在2.4～2.7V左右。
2.锂电池的充电方法
锂电池在充电过程中需要控制它的充电电压和充电电流并精确测量电池电压，根据锂电池电压将充电过程分为四个阶段。
每个阶段的需要用不同的电压和电流进行充电，下面以单节锂电池为例分别说明每个阶段的状态。
阶段一为预充电，先用0.1C的小电流对锂电池进行预充电，当电池电压≥2.5V时转到下一阶段。
阶段二为恒流充电，用1C的恒定电流对锂电池快速充电，点电池电压≥4.2V 时转到下一阶段。
阶段三为恒压充电，逐渐减小充电电流，保证电池电压恒定=4.2V，当充电电流≤0.1C时转到下一阶段。
阶段四为涓流充电，恒压充电结束后，电池已经基本充满，为了维持电池电压，可以用0.1C甚至更小的电流对电池进行补充充电，到此锂电池充电过程结束。
3.充电器的硬件电路设计
本系统主要有微控制器、电压检测电路、电流检测电路、电池状态指示电路和充电控制电路组成，电路原理图如图1所示。
3.1 主控芯片
本系统采用ATmega8作为控制核心。
ATmega8是A VR一款高性能、低功耗的微处理器。
它采用先进的RISC结构，共有130条指令，大多数指令执行时间为单个时钟周期，具有32个8位通用工作寄存器，工作于16MHz时性能高达16MIPS；只需要两个时钟周期的硬件乘法器；8K字节的系统内可编程Flash；独立锁定位的可选Boot代码区；512字节的E2PROM；1K字节的片内SRAM；两个具有独立预分频8位定时/计数器；23个可编程I/O口；8路10位ADC；三通道PWM；实时计数器RTC；面向字节的两线接口；两个USART接口；可工作于主机/从机模式的SPI接口；片内看门狗定时器；片内模拟比较器等内部资源。
3.2 电压检测电路
由于ATmega8的ADC的参考电压设置为3.072V，而电池在充电过程中电压可以高达12.6V，因此需要将电池电压按比例缩小后才能送入ATmega8的ADC 口进行采集。
本电路由一个同相器和20K的可调电阻构成，电池电压输入到由LM324构成的同相器后，经同相器隔离缓冲后输出到20K的可调电阻，通过调节可调电阻使输入到ATmega8的ADC口的电压为电池电压的五分之一。
3.3 电流检测电路
电流检测电路由一个1Ω/1W的检测电阻和一个同相器构成。
充电电流在流经检测电阻时将产生压降，同过测量检测电阻的电压即可获知充电电流的大小，同相器起到隔离缓冲的作用。
3.4 电池状态指示电路
电池状态指示电路由一个绿色和一个红色的发光二极管构成，用来指示电池的状态。
红色和绿色发光二极管都亮为待机状态，未接入电池；红色发光二极管单独亮为预充电状态；红色发光二极管闪烁为快速充电状态；绿色发光二极管闪烁为恒压充电状态；绿色发光二极管单独亮为涓流充电状态，即此刻电池已经充满。
3.5 充电控制电路
充电控制电路采用PWM方式控制充电电压和充电电流，PWM的分辨率为9位，开关频率为2KHz。
在未接入电池时调节R1使BAT+端的电压为12.975V，当BAT+端的电压小于12.8V时表示电池已经接入。
R1还可以在充电结束时，提供涓流充电的小电流。
4.充电器的控制软件设计
在本控制软件中，控制程序采用多工序结构，将整个充电过程分为5个状态，在各个状态满足一定条件后，迁移到另一状态。
图1 电路原理图
图2 程序流程图
5.结语
实验结果表明，该充电器可安全地进行锂电池的快速充电，耗时约1h，比一般充电器（2～3h）的充电速度有显著提高，从而有效缩短了锂电池的充电时间。
参考文献
[1]康华光，陈大钦.电子技术基础模拟部分[M].高等教育出版社（第4版），2000.
[2]康华光，邹寿彬.电子技术基础数字部分[M].高等教育出版社（第4版），2000.
[3]张俊.匠人手记[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.
[4]Atmel公司.ATmega8.pdf.2004.
娄学辉，助教，主要研究方向：汽车电子技术、汽车维修。