基于单片机的智能充电器设计.doc

文献综述

题目基于单片机的智能充电器设计

学生姓名xxxxx

专业班级电子信息工程xxx

学号541001030xxx

院〔系〕电气信息工程学院

指导教师xxx

完成时间2023年12月12日

基于单片机的智能充电器设计

1概述

可充电电池具有较高的性能价格比、放电电流大、寿命长等特点，广泛应用于各种通信设备、仪器仪表、电气测量装置中。但是不同类型的电池如镍镉电池〔Nicd〕、镍氢电池〔NiMH〕和锂离子电池具有不同的充电特性和过程。不同的电池应采用不同的充电控制技术。常用的控制技术有：电压负增量控制、时间控制、温度控制、最高电压控制技术等。其中电压负增量控制是目前公认的较先进的控制方法之一。充电时，当测量到电池电压负增量时就可以确定该电池己经充满，从而将充电转变为涓流充电。时间控制预定充电时间，当充电时间到达后，使充电器停止充电或转为涓流充电，这种方法较平安。温度控制法是当电池到达充满状态时，电池温度上升较快，测量电池温度或温度的变化，从而确定是否对电池停止充电。最高电压控制那么是根据充电电池的最高允许电压来判断充电状态，这种方法灵活性较好。本文介绍一种智能充电器，能对镍镉电池〔Nicd〕、镍氢电池〔NiMH〕和锂离子电池进行充电，并对充电电池具有自动检测能力。

2充电器设计思想

设计通用型智能充电器时．需要充分考虑3种电池的充电特性，针对每一种电池的特性给出不同的充电模式以及相应的算法．

2.1镍氢/镍镉电池充电模式

这2种镍类电池具有相似的充电特性曲线，因而可以用一样的充电算法。这2种电池的主要充电控制参数为-ΔV和温度θ．

对镍氢／镍镉电池由预充电到标准充电转换的判据为：①单节电池电压水平0.6～1V；②电池温度-5～0oC．电池饱和充电的判据为：①电池电压跌落或接近零增长–ΔV=6～15mV／节；②电池最高温度θmax＞50℃；③电池温度上升率dθ/dt≥1.0℃／min。由于温度的变化容易受环境影响,因而实际用于判别充电各阶段的变量主要为–ΔV、θmax，其中对–ΔV的检测需要有足够的A／D分辨率和较高的电流稳定度．-△V的测量与A/D分辨率、充电电流的稳定性与电池内阻之间有以下关系:当电池内阻等于50Ω(接近饱和充电)时，充电电流=1200mA，电流漂移等于5%，单节电池的最高充电电压为1.58V，那么此时电流漂移可能引起的电池电压变化为3mV。

2.2锂离子电池充电模式

在锂离子电池充电采样时，测量到的电压是电池的在线电压，一般在线电压要高于静态电压〔与内阻有关〕．在充电器设计中，对锂离子电池充电各阶段转换判断的测量参数只有在线电压，电压采样偏差小于0.05V。

2.3自适应充电模式

智能充电器设置了一种自适应充电模式，在这种模式下，对未知型号的电池或放入某种电池后而未按相应的键，那么充电器自动转入自适应充电模式．此时充电器将提供一种公共算法对电池进行预充电，并对其进行型号识别判断，然后转入相应的充电模式，显示相应的型号．具体做法为：检测充电电池电压的变化率，并判断是否检测到有–ΔV。如果检测到电池电压V特别高，且无–ΔV，那么转入锂离子电池充电模式，否那么进入镍类电池充电模式。

3充电器硬件设计

由单片机和充电器芯片组成的通用充电器原理图如图3-1所示．

图3-1通用充电器原理图

图中AT89C2051、ADC0832与MAX846A一起构成充电器的核心。单片机的两个PWM输出(P1.3,P1.4)，经输出滤波分别与MAX846A的VSET以及ISET相连，以控制充电电压及电流,其中P1.3控制浮动电压，,P1.4控制充电电流。从ISET端引出电流量，BATT端电池分压器读出电压量，引入微控制器，连续测量充电电压及电流。由于从ISET以及VSET读出的量均为模拟量，而AT89C2051内部没有A／D转换，所以需要外部增加A／D转换器ADC0832。AT89C2051串行口工作于移位方式，P3.0为数据输出线，P3.l为时钟线。它有128个8位的RAM，2KB的程序存储空间，完全满足充电器的使用要求。在充电器中主要用来控制MAX846A对电池的充电与否、实时检测充电器的状态及时显示，4个共阳极LED和4片串行输入、并行输出的74HC164构成显示电路。

ADC0832为8位串行逐次逼近式A/D转换芯片，实时检测充电电流、电压的大小，该芯片的二个模拟量输入通道是可编程软结构的，可由串行输入口的3位串行控制字指定通道，并决定是单端输入还是差分输入方式，设计中选择二个模拟量输入通道〔CH0和CH1〕交替输入。MAX846A是一种高性能充电芯片，它适用于镍镉电池〔Nicd〕、镍氢电池〔NiMH〕和锂离子电池等。