基于单片机的智能充电器硬件设计_闫艳霞
基于51单片机的智能充电器的设计.doc
基于51单片机的智能充电器的设计1. 引言智能充电器的设计是将充电器与微控制器相结合，实现充电过程的自动化和优化。
本文将介绍一种基于51单片机的智能充电器的设计方案。
该充电器能够根据电池的状态智能调整充电电流和充电时间，提高充电效率和电池寿命。
2. 设计方案智能充电器的设计方案如下：2.1 硬件设计充电器的硬件主要包括电源模块、控制模块、显示模块和充电模块。
2.1.1 电源模块电源模块提供稳定的直流电源供给整个系统，可以使用变压器和整流电路来获得所需要的直流电压。
2.1.2 控制模块控制模块使用51单片机作为主控芯片，通过各种传感器检测充电电流、充电电压和电池状态。
根据检测结果，控制模块可以自动调整充电电流和充电时间，以最佳的方式完成充电过程。
2.1.3 显示模块显示模块用于显示充电器的状态信息，可以使用液晶显示屏或LED灯来实现。
2.1.4 充电模块充电模块是将电能传输到电池上进行充电的部分，可以采用一定的充电控制电路来控制充电过程。
2.2 软件设计智能充电器的软件设计主要包括充电算法和控制逻辑。
2.2.1 充电算法充电算法根据电池的充电状态和特性，计算出最佳的充电电流和充电时间。
常见的充电算法包括恒压充电、恒流充电和多段充电等。
2.2.2 控制逻辑控制逻辑负责监测电池的电压、充电电流和充电时间，并根据充电算法决定是否需要调整充电参数。
控制逻辑还可以实现保护功能，比如过流保护、过温保护和反接保护等。
3. 实现过程智能充电器的实现过程可以分为硬件设计和软件开发两个步骤。
3.1 硬件设计在硬件设计阶段，需要根据设计方案选择合适的电源模块、传感器、显示模块和充电模块。
然后进行硬件电路的布局和连接，确保电路正常工作。
3.2 软件开发在软件开发阶段，首先需要编写51单片机的控制程序。
根据充电算法和控制逻辑编写相关的代码，并与硬件进行连接和测试。
然后进行功能测试和性能优化，确保系统的稳定性和可靠性。
4. 总结本文介绍了一种基于51单片机的智能充电器的设计方案。
基于单片机控制的锂电池充电器设计
基于单片机控制的锂电池充电器设计锂电池充电器是一种用于给锂电池进行充电的设备，可以帮助锂电池恢复电荷，延长其使用寿命。
在本文中，将设计一款基于单片机控制的锂电池充电器。
该充电器采用了单片机作为主控制器，能够对电池进行精确充电控制和状态监测，从而实现高效充电和安全使用。
首先，我们需要选择适合锂电池充电的充电电路。
在这里，我们选择了恒流恒压充电模式，这是一种最常见和最可靠的充电方式。
充电电路由电源、电流检测电阻、电流采样电路、电流反馈控制回路和电压反馈控制回路组成。
接下来，我们需要设计单片机控制电路。
为了实现对充电过程的精确控制，我们可以选择一款功能齐全且性能稳定的单片机，如STM32系列。
单片机将通过AD转换器读取电流和电压的值，并根据设定的充电算法计算出相应的控制参数，并通过PWM信号调节充电电路的输出。
同时，单片机还应该具备状态监测功能，以确保充电过程的安全性。
例如，单片机可以实时监测电压、电流和温度等参数，并根据预设的条件进行相应的保护措施，如断电、降功率或结束充电等。
此外，为了提高系统的可靠性和安全性，我们还可以添加一些辅助电路。
例如，过流保护电路可以通过检测输出电流是否超过一定的阈值来触发断电保护措施。
过热保护电路可以通过监测电池温度来触发降功率或断电保护。
短路保护电路可以通过监测电池和电路之间的电压差来触发断电保护。
最后，根据设计好的电路和程序，我们可以制作出实际的锂电池充电器原型。
在测试和调试的过程中，我们可以通过观察和记录充电电流、电压和温度等数据，来验证充电器的性能和可靠性。
综上所述，基于单片机控制的锂电池充电器设计是一个复杂而重要的工程。
通过合理的电路设计和程序编写，我们可以实现对锂电池的高效充电和安全使用，延长电池的寿命，为多种应用提供可靠的电源解决方案。
基于单片机的智能充电器
基于单片机的锂电池充电器设计摘要电子技术的快速发展使得各种各样的电子产品都朝着便携式和小型轻量化的方向发展，也使得更多的电气化产品采用基于电池的供电系统。
目前，较多使用的电池有镍镉、镍氢、铅蓄电池和锂电池。
它们的各自特点决定了它们将在相当长的时期内共存发展。
由于不同类型电池的充电特性不同，通常对不同类型，甚至不同电压、容量等级的电池使用不同的充电器，但这在实际使用中有诸多不便。
本课题设计是一种基于单片机的锂离子电池充电器，在设计上，选择了简洁、高效的硬件，设计稳定可靠的软件，详细说明了系统的硬件组成，包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及光耦隔离电路，并对本充电器的核心器件—MAX1898充电芯片、AT89C2051单片机进行了较详细的介绍。
阐述了系统的软硬件设计。
以C语言为开发工具，进行了详细设计和编码。
实现了系统的可靠性、稳定性、安全性和经济性。
该智能充电器具有检测锂离子电池的状态；自动切换充电模式以满足充电电池的充电需要；充电器短路保护功能；充电状态显示的功能。
在生活中更好的维护了充电电池，延长了它的使用寿命。
关键词：充电器；单片机；锂电池；MAX1898Lithium Battery Charger Design Based On Single ChipAbstractElectronic technology's fast development causes various electronic products develops toward portable and the small lightweight direction, It also causes the more electrification products to use based on battery's power supply system. At present, the many use's batteries have the nickel cadmium, the nickel hydrogen, the lead accumulator and the lithium battery. Their respective characteristic had decided they will coexist in a long time develop. Because the different type battery's charge characteristic is different, usually to different type, even different voltage, capacity rank battery use different battery charger, but this has many inconveniences in the actual use.This topic design is one kind lithium ion battery charger which is based on Single Chip, in the design, it has chosen succinctly, the highly effective hardware, the design stable reliable software, explained in detail system's hardware composition, including the monolithic integrated circuit electric circuit, the charge control electric circuit, the voltage transformation and the light pair isolating circuit, and to this battery charger's core component - MAX1898 charge chip, at89C2051 monolithic integrated circuit has carried on the detailed introduction. Elaborated system's software and hardware design. Take the C language as the development kit, has carried on the detailed design and the code. Has realized system's reliability, the stability, the security and the efficiency.The intelligence battery charger has the examination lithium ion battery's condition; The automatic cut over charge pattern meets when rechargeable battery's charge needs; Battery charger has short circuit protection function; The charge condition demonstration's function. The battery charger has made the better maintenance rechargeable battery in the life，and lengthened the rechargeable battery’s service life.Key words：Charger; SCM;Lithium battery; MAX1898目录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1课题研究的背景 (2)1.2课题研究的主要工作 (3)第2章电池的充电方法与充电控制技术 (5)2.1电池的充电方法和充电器 (5)2.1.1 电池的充电方法 (5)2.1.2 充电器的要求和结构 (9)2.1.3单片机控制的充电器的优点 (10)2.2充电控制技术 (10)2.2.1 快速充电器介绍 (10)2.2.2 快速充电终止控制方法 (11)第3章锂电池充电器硬件设计 (14)3.1单片机电路 (14)3.2电压转换及光耦隔离电路 (17)3.3电源电路 (18)3.4充电控制电路 (20)3.4.1MAX1898充电芯片 (20)3.4.2充电控制电路的实现 (24)第4章锂电池充电器软件设计 (26)4.1程序功能 (26)4.2主要变量说明 (26)4.3程序流程图 (26)结论与展望 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录A 电路原理图 (32)附录B 外文文献及其译文 (33)附录C 主要参考文献的题录及摘要 (40)附录D 主要源程序 (42)插图清单图2-1 恒流电源充电电路 (5)图2-2 准恒流充电电路 (5)图2-3 恒压充电电路 (6)图2-4 浮充方式充电电路 (6)图2-5 涓流方式的简单示意图 (6)图2-6 分阶段充电的简单示意图 (7)图2-7 －△V控制系统框图 (7)图2-8 充电电池、电池电压和充电时间的关系 (8)图2-9 电池温度检测简图 (8)图2-10 电池温度和充电时间的关系 (9)图2-11 充电器结构框图 (10)图2-12 锂电池的充电特性 (11)图2-13 快速充电器原理框图 (12)图3-16N137光耦合器 (18)图3-2 lm7805样品 (18)图3-3 LM7805内部结构框图 (19)图3-4 LM7805功能框图 (20)图3-5 MAX1898的引脚 (21)图3-6 MAX1898的典型充电电路 (22)图3-7 基于MAX1989的智能充电器的原理图 (23)图3-8 锂离子电池充电电路 (25)图4-1(a) 等待外部信号输入 (27)图4-1(b) 外部中断程序 (27)图4-1(c) 定时器程序 (28)图4-1 智能充电器的程序流程图 (28)安徽工程大学毕业设计（论文）- -5 表格清单表1-1 铅酸、镍镉、镍氢和锂离子电池的性能比较 ........................................................ 2 表4-1 P3口 ......................................................................................................................... 15 表4-2 LED 指示灯状态说明 ............................................................................................. 22 表5-1 变量及说明 .. (26)项冲：基于单片机的锂电池充电器设计引言社会信息化进程的加快对电力、信息系统的安全稳定运行提出了更高的要求。
基于单片机技术的智能充电器设计
基于单片机技术的智能充电器设计1. 引言智能充电器是一种利用单片机技术实现智能控制的充电器，它能够根据充电设备的需求，自动调节充电电流和电压，实现高效、安全、快速的充电过程。
本文将详细介绍基于单片机技术的智能充电器设计，并探讨其在实际应用中的优势和挑战。
2. 智能充电器设计原理2.1 单片机控制基于单片机技术的智能充电器采用单片机作为控制核心，通过编程实现对充电过程中各种参数的监测和调节。
单片机具有高速、低功耗、易编程等优势，可以实现精确控制和智能化管理。
2.2 充放电管理智能充电器设计中重要一环是对锂离子等可再生储能设备进行精确管理。
通过监测储能设备的状态参数（如温度、容量等），可以根据设备需求自动调节输出功率，并确保安全快速地完成充放电过程。
3. 智能化算法设计3.1 全局最优算法为了最大限度地提高储能设备的利用率，智能充电器设计中应用了全局最优算法。
该算法通过对充电过程中的各种参数进行实时监测和分析，优化充电过程中的功率分配，使得充电器能够以最高效率完成充电任务。
3.2 自适应调节算法智能充电器设计中还应用了自适应调节算法，通过对设备需求的实时监测和分析，自动调节输出功率和电压。
该算法可以根据设备需求的变化进行动态调整，以提高充电效率和减少能量损耗。
4. 智能充电器设计实现4.1 硬件设计智能充电器硬件设计包括选择合适的单片机芯片、功率模块、传感器等元件，并进行合理布局和连接。
其中单片机芯片需要具备足够的计算性能和存储空间，以支持复杂的控制算法。
4.2 软件设计智能充电器软件设计包括编写控制程序、界面程序等。
控制程序需要实现对各种参数的监测、分析和控制，并根据设备需求进行动态调整。
界面程序可以提供用户友好的操作界面，并显示相关的充电信息。
5. 智能充电器的应用优势5.1 高效充电基于单片机技术的智能充电器能够根据设备需求智能调节输出功率和电压，以最高效率完成充电任务。
相比传统充电器，智能充电器可以大大缩短充电时间，提高储能设备的利用效率。
基于单片机的智能充电器设计
基于单片机的智能充电器设计本毕业设计主要目的是应用AT89S51单片机及MAX1898锂离子电池充电芯片结合利用PNP晶体管能够组成电锂离子实现高能效智能电池手机充电器。
MAX1898可以提供精确度很高的恒压/恒流充电。
电池电压能够调节的精度为±0.5%，电池的使用时间和寿命得到增长，性能大大的提高。
AT89S51单片机可以控制实现电池预充、快速充、满充、慢速充电保护、自行断电和慢充完成自动警示功能。
在软件设计方面，能够利用C语言编码为开发工具为系统提供更高的可靠、安全、稳定和经济性。
此智能充电器包括能够自行切换充电模式、检测锂电池充电电池的状态、短路保护充电器功能、检测充电状态显示的功能同时可以更加的维护电池的性能，使其的使用时间和寿命延长。
另外，在选择充电芯片时，也查阅了相关的资料，例如MAX1578、SMC401都可以作为充电芯片，但是相比较而言，MAX1898能更好的与51单片机相结合，功能也很强大，同时，MAX1578、SMC401更能适用于高档仪器，笔记本电脑，更重要的是MAX1898对于做毕业设计而言更经济实惠，性价比更高。
本毕业设计，在一些现实的条件下，尽可能的是实现它快速充电，保护电池，报警提示，突出它的智能化高效能，即本毕业设计核心就是实现智能充电器的高能效的特点。
[关键词]:单片机AT89S51 MAX1898芯片智能充电器目录1 绪论 (3)1.1研究的背景 (3)1.2研究的主要内容 (3)1.3应解决的关键问题 (3)2 方案设计和论证 (4)2.1设计思路概述 (4)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方案 (5)3 主要芯片介绍 (8)3.1MCS-51系列单片机简介 (8)3.1.1 MCS-51系列单片机功能概述 (8)3.1.2 MCS-51系列单片机引脚功能说明 (8)3.1.3 AT89S51单片机引脚说明与介绍 (9)3.2MAX1898简介 (10)3.2.1 MAX1898特性介绍 (10)3.2.2 MAX1898芯片介绍 (10)4 系统软件设计和调试 (11)4.1单元电路设计 (11)4.1.1单片机模块电路和报警电路设计 (11)4.1.2充电器电路充电控制电路设计 (12)4.2总电路设计 (13)5 系统程序设计 (14)5.1程序设计概述 (14)5.2程序流程图 (14)6 系统硬件设计和调试 (15)6.1电路图设计介绍 (15)6.2硬件电路制作 (16)6.3系统电路软件和硬件联合调试 (18)7 结束语 (19)附录A：系统原理图 (1)附录B：系统PCB图 (1)附录C：系统源程序 (2)1 绪论1.1研究的背景随着科技的发展，各种各样的便携式充电器都遍布市场，同时对充电器在轻重量、小尺寸及高性能的要求也更高。
基于单片机的智能手机充电器系统设计报告
基于单片机的智能手机充电器系统设计报告基于单片机的智能手机充电器设计报告一( 系统设计1.设计目的1) 熟悉并掌握单片机嵌入式系统的开发流程和应用方法。
2)做到对电池充电过程的实时监测。
3)做出智能化的充电器。
我发现在给手机充电的时候，往往不能知道电池还有多长时间能充满，而且经常忘记是什么时候开始充电的，因此很容易造成过充或充电不足，从而影响手机电池的使用寿命，还有可能出现危险。
于是我便萌生了设计一种可显示时间的手机充电器的想法2.功能简介1)可与锂电池中的芯片通信，得到电池组的容量、电压、电流等参数。
2)用LED显示电池的剩余充电时间。
3)具备防过充功能，在电池电压达到一定值后减小充电电流，直至电池充满。
3.应用能给各种锂离子电池充电并可以实时显示充电的剩余时间。
二(实验资源1)硬件:AVR开发板，Atmega16,LED七段数码管，电源2)软件:ICCAVR,AVRstudio三(实验原理1. 电路原理图注释:左下为AD模块，Mega16的PA口接AD，同时输出PWM,PB3接PWM进行充电控制;右下方为以TLC431为主的稳压源，接单片机的AREF端口。
2. 实验原理:锂电池的充电过程分为预充、快充、涓流三个步骤，我们的原理概括的讲，就是在预充阶段通过对电池进行扫描测出电池的容量，与程序中的库进行对应从而得出充电所需时间;再经过快充电池电压达到一定高的值，为防止由于充电过快引起的电池实际电压不足，最后再加上一定时间的涓流充电。
在整个过程中通过LED来实时显示剩余充电时间。
3. 软件设计流程图四(数据采集为使充电器能为不同容量的电池，需要做测试来采集大量的数据，反应电池在充电过程中电压、电流、时间之间的关系。
以下为几个具有代表性的测试图样:1. 容量为600mah的电池快充过程中I-t曲线图中X轴为时间(min)，Y轴为电流(mA) 图中X轴为时间(min)，Y轴为电流(mA)注:图中X轴为时间(min)，Y轴为电流(mA)。
基于单片机的智能电池充电器的设计
基于单片机的智能电池充电器的设计智能电池充电器是一种能够智能识别电池类型和状态，并能根据电池需求实现快充和慢充的充电器。
本文将介绍一种基于单片机的智能电池充电器的设计。
一、设计原理智能电池充电器采用了单片机作为控制核心，通过对电源和电池状态进行实时监测以及控制充电电流和电压等参数，从而实现对电池的智能化管理。
二、主要功能1.电池类型识别：通过检测电池的电压和电流波形，智能电池充电器能够自动识别电池的类型，包括锂电池、铅酸电池等等。
2.电池状态检测：充电器能够实时监测电池的电流、电压以及温度等参数，通过这些参数的变化，判断电池的充电、放电状态，从而保证电池的安全和寿命。
3.充电控制：智能电池充电器可以根据电池类型和状态，动态调整充电电压和电流，以实现快充和慢充的切换，从而提高电池的充电效率和安全性。
4.过充保护：当电池充电至预设的电压值时，充电器能够自动停止充电，防止过充，保护电池安全。
5.温度保护：当电池温度过高时，充电器会自动停止充电，保护电池不受损坏。
三、硬件设计智能电池充电器的硬件设计包括电源电路、电流电压检测电路、控制电路和显示电路四个主要部分。
1.电源电路：充电器所需的电源电压一般为DC12V或AC220V，通过整流和滤波电路将交流电转化为直流电，并通过稳压电路将电压稳定在适合电池充电的范围内。
2.电流电压检测电路：用于实时检测电池的电流和电压值，通常采用放大电路和模数转换电路将模拟信号转化为数字信号，以供单片机进行处理。
3.控制电路：包括单片机和相关外围电路，单片机根据检测到的电池类型和状态，通过控制电源电压和电流调整电池的充电方式和速度。
4.显示电路：用于显示电池的充电状态、电流、电压等相关信息，通常采用数码管、LCD等显示器件。
四、软件设计智能电池充电器的软件设计主要包括单片机的程序设计和算法设计。
1.程序设计：根据单片机的指令系统和硬件接口进行开发，程序主要包括电池类型识别、电池状态检测、充电控制和保护控制等功能。
基于单片机的智能充电器设计 毕业设计论文
毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于单片机的智能充电器设计系别：电子系专业：电子信息班级：姓名：学号：指导教师：完成时间：基于单片机的智能充电器设计摘要随着电子技术的不断发展，便携式设备扮演了重要的角色，而小型款便携式的手机充电器可以便利和丰富人们的生活。
本文从锂电池的结构原理着手，通过的锂电池性能及常用充电方法的研究比较，以及结合目前手机充电器的使用情况，设计一款由新型微处理器，针对市场上常见手机锂电池的充电器智能充电电路控制功能本次设计是基于AT89C51单片机的智能充电器的设计方法。
该充电器可以实现采集电池的电压和电流，并对充电过程进行智能控制。
它可以自动计算电池的已充电量和剩余的充电时间，也可以改变参数来适应各种不同电池的充电。
系统中的管理电路还具有保护功能，可以防止电池的过充和过放对电池造成损害。
[关键词]:充电器单片机智能目录绪论 (1)第1章智能充电器的概述 (2)1.1.1充电器设计思想 (2)1.1.2锂离子电池充电模式 (2)1.2智能充电器定义 (2)1.3设计任务及要求 (3)1.4设计方案论证 (3)第2章硬件设计 (4)2.1 处理器 (4)2.1.1单片机的定义 (4)2.1.2单片机的应用领域： (4)2.1.3单片机基本组成与内部结构 (5)2.1.4 单片机的工作过程 (6)2 . 2 采样部分 (8)2.2.1 模/ 数转换器AD574 (9)2.2.2 电流传感器MAX471 (11)2.2.3 控制器 (12)第3章软件设计 (16)3.1 PWM软件技术的基本原理 (16)3.2 程序功能 (18)3.3 单片机控制程序设计 (18)3.4 定时器0和外部0程序设计 (20)心得体会 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录1： (26)附录2：定时器0与外部中断0程序 (27)绪论目前, 市场上手机充电器种类繁多, 但其中也有很多质量低劣的不合格产品。
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摘要: 锂离 子 电 池 以 其 诸 多 优 点 成 为 应 用 最 广 泛 的 可 充 电 电 池 ,针 对 锂 离 子 电 池 充 电 器 的 不 足,设 计 了 一 种 采 用 单 片 机 控 制
的智能型充电控制器,系统硬件组成包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及光耦隔离电路,该智能充电器实现智能控
制预充、快充、满充三个充电进程,判断充电终止状态,能够有效防止锂离子电池的欠充或过充,具有高效安全的充电控制、
过压保护和过流保护功能。
关键词: 锂离子电池; 智能充电器; AT89C51; MAX1898
中图分类号: TN248.4
文献标识码: A
Abstract: Lithiumion batteries have become the most widely used rechargeable batteries due to their many advantages. Combined with the shortcomings of common chargers,I try to design a type of intelligent battery charger based on microcomputer.The hardware circuits of the system include microcomputer circuit, charge control circuit, voltage transformation and the light pair isolating circuit.. It can control both the three charging process which include previous charge,fast charge and full charge,and judge the charge termination state smartly. It aslo can prevent less charged or overcharged of lithium battery effectively,it also has the functions of high security charge control,over-voltage protection and over-current protection. Keywords: Lithium battery; intelligent battery charger; AT89C51; MAX1898
1.3 锂离子电池智能充电器功能模块
1.1 锂离子电池充电过程 将锂离子电池的电压曲线分为三段,如图 1-1。
图 1-1 锂离子电池的充电特性
闫艳霞: 讲师 硕士 基金 申 请人: 姜 利 英; 基 金 资 助 项 目 名 称: 基 于 BNI 融 合 的 传 感器构筑及性能研究; 基金颁发部门: 国家自然科学基金委; 基 金 编 号 :(61002007)
2.2 单片机部分的设计
本设计的单片机芯片选用 Atmel 公司的 AT89C51[7],由于
充电器外部为+12V 供电, 因此需要通过电压转换芯片将+12V
电压转换为+5V。为了降低电源干扰,保持电路的稳定,在完成电
压转换,将+5V 充电源自源送给 MAX1898 之前,先经过一次光耦
模块的处理,通过单片机对光耦模块的控制,可以及时判断充电
图 1-2 系统总体框图 锂离子电池对充电器要求较苛刻,需保护电路,为有效利用 电池容量,需将锂离子电池充电至最大电压,但过压充电会造成 电池损坏,这就要求较高的控制精度。另外,对于电压过低的电 池需要进行预充,充电器最好带有热保护和时间保护,为电池提 供附加保护。针对这些应用特点, 设计了一种基于单片机
电源。
图 2-2 基于 MAX1898 的智能充电器电路单片机部分原理图 2.3 LM7805 电压转换模块设计 根据所需电压为 5V,本设计采用 LM7805 3 端正稳压电路,
图 2-3 电压转换模块 U3 为输出+5V 的电压转换芯片 LM7805, 它将 12V 的输入
电压转换为固定的 5V 输出。 2.4 6N137 光耦隔离模块设计 本次设计选用了 6N137 光耦合器。
新 极管,红灯表示电源接通;LED_G 为绿色发光二极管,绿灯表示 处于充电状态。Q1 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;C11 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。
(收稿日期:2011.10.28)(修稿日期:2012.01.28)
- 208 - 120 元 / 年 邮局订阅号：82-946
《现场总线技术应用 200 例》
《PLC 技术应用 200 例》
邮局订阅号：82-946 120 元 / 年 - 207 -
嵌 入 式 与 SOC
《微计算机信息》2012 年第 28 卷第 10 期
AT89C51 和充电芯片 MAX1898 智能充电器, 智能充电器有预 充电、充电保护、自动断电、充电完成报警指示功能。系统总体 设计如图 1-2。
您的论文得到两院院士关注 文 章 编 号 :1008-0570(2012)10-0207-02
嵌 入 式 与 SOC
基于单片机的智能充电器硬件设计
Design of intelligent charger based on single-chip microcomputer
(郑州轻工业学院) 闫 艳 霞 姜 利 英 姜 素 霞
图 2-4 光耦隔离模块 U4 为光耦隔离芯片 6N137, 其输入为 LM7805 产生的 5V 电压,输出为经过隔离的 5V 电压,U4 的 2 脚和单片机的 P2.0 相 连,由单片机控制适时地关闭充电电源。
3 结论
本次设计以充电芯片 MAX1898 的使用为主体,利用单片机 设计了智能化的锂离子电池充电器。该智能充电器能够完成以 下几个功能:
1 系统设计
新 根据锂离子电池充电特性的三段性, 充电控制时需采用分
段控制的方式,:进入 B—C 段之前,电池电量己基本用完,此时采 用恒定的小电流充电。当进入 B—C 段时,若采用恒流充电,电流 过大会损坏电池,电流过小使充电时间过长,根据电压变化情况 控制充电电流,使电池充电已满,若此时停止充电,电池会自放 电。为防止自放电现象发生,采用浮充维护充电方式,用小电流 进行涓流充电。充电过程中需不断检测电池两端电压,锂离子电 池是以零增量检测为主,时间、温度和电压检测为辅的方式。系 统在充电过程检测有无零增量(△V)出现,作为判断电池已充满 的正常标准,同时判断充电时间、电池温度及端电压,是否已超 过预先设定的保护值作为辅助检测手段。当电池电压超过检测 门限时,系统会检测有无零增量出现,若出现零△V,则认为电池 正常充满,进入浮充维护状态;在充电过程中,系统会一直判断充 电时间、电池温度及端电压是否己到达或超过了充电保护条 件。若其中一个条件满足,系统会终止现有充电方式,进入浮充 维护状态。
技 术 创
引言
电池技术的进步要求复杂的充电算法以实现快速、安全的 充电,因此需对充电过程进行更精确的监控(如对充、放电电流、 充电电压、温度等的监控)。同时,对充电电池的性能和工作寿命 的要求也不断地提高。因为锂离子电池有较高的能量比,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,所以锂离子电池得到迅速发展和广 泛的应用。
2 锂离子电池智能充电器硬件设计 与实现
2.1 充电控制电路的设计
技
术
图 2-1 充电控制电路原理图
图 2-1 所示为充电控制部分的电路原理图, 其核心器件为
创 充电芯片 MAX1898,其充电状态输出引脚 CHG 经过 74LS04 反 相后与单片机 INT0 相连,触发外部中断。LED_R 为红色发光二
主要模块功能如下: ①单片机模块:实现充电器的智能化控制,如自动断电、充 电完成报警等。 ②充电过程控制模块:采用专用的电池充电芯片 MAX1898 实现对充电过程的控制。 ③电源转换及光耦隔离模块: 采用电压转换芯片将外部+ 12V 电压转换为需要的+5V 电压。该电压在送给充电控制模块 之前还需经过一个光耦隔离模块。
(1)能进行充电前处理,包括电池充电状态鉴定、预处理。 (2)解决充电时间长、充电效率低的问题。 (3)改善充电控制不合理,而造成过充、欠充等问题,提高电 池的使用性能和使用寿命。 (4)通过加强单片机的控制,简化外围电路的复杂性,同时增 加自动化管理设置,减轻充电过程的劳动强度和劳动时间,从而 使充电器具有更高的可靠性、更大的灵活性,且成本低。 本文作者创新点:设计了智能充电器,进行充电前处理,解决 充电时间长、效率低的问题,改善过充、欠充等问题,提高电池的 使用性能和使用寿命。 本文无抄袭,作者全权负责版权事宜。 参考文献 [1]Hartmut Surmann.Genetic Optimization of a Fuzzy System for Charging Batteries [P],IEEE Trans.on Industrial Electronics.19964-5 [2]李心阳,唐厚君.基于 OMAPL138 电能质量检测系统的设计[J]. 微计算机信息,2011,2-1:78-80 [3]田进,景占荣微.基于 MCU 的智能充电控制器的设计与应用 [J].微处理机,2006,2.78-81 [4]C.C.Hua,M.YLin.A study of charging control of lead -Acid bat－ tery for electric vehicles[P], IEEE International Symposium on in－ dustrial Electronics.2000-10-14 [5]罗俊,杨林,郭敬爱.基于 PIC 单片机的智能充电器设计[J].电力 电子技术,2008,8.73-75 [6]卢治功,贾治国.基于 MAX1898 的智能充电器设计[J].电子与 电脑,2008,11.90-92 [7]李国厚,冯启高.基于单片机的智能充电器的设计[J].仪表技术, 2001,1.43-45 作 者 简 介 :闫艳霞(1980-),女(汉族),河南郑州人,郑州轻工业学院 电气信息工程学院讲师,硕士,从事电力测试技术方面的研究。 Biography:YAN Yan -xia (1980 - ),Female (Han),Henan. Zhengzhou University of Light Industry, Lecturer, Master, Electrical tests field. (450002 河南 郑州 郑 州 轻 工业 学 院 电气 信 息 工程 学 院)闫艳 霞 姜利英 姜素霞 通 讯 地 址:(450002 郑 州 市 东 风 路 5 号 郑 州 轻 工 业 学 院 电 气 信 息工程学院) 闫艳霞