基于單片機(jī)的充電器設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電器，要求充電快速且具有優(yōu)良的電池保護(hù)能力，據(jù)此選擇Maxim公司的MAXl898作為電池充電芯片。 MAX1898充電芯片MAX1898的特點(diǎn)MAXl898配合外部PNP或PMOS晶體管可以組成完整的單節(jié)鋰電池充電器。MAXl898提供精確的恒流／恒壓充電，電池電壓調(diào)節(jié)精度為177。％，提高了電池性能并延長(zhǎng)了電池使用壽命。充電電流可由用戶(hù)設(shè)定，采用內(nèi)部檢流，無(wú)須外部檢流電阻。MAXl898提供了充電狀態(tài)的輸出指示、輸入電源是否與充電器連接的輸出指示和充電電流指示。MAXl898還具有其他一些功能，包括輸入關(guān)斷控制、可選的充電周期重啟(無(wú)須重新上電)、可選的充電終止安全定時(shí)器和過(guò)放電電池的低電流預(yù)充。MAXl898的關(guān)鍵特性有：簡(jiǎn)單安全的線(xiàn)性充電方式、使用低成本的PNP或PMOS調(diào)整元件、輸入電壓：～12V、內(nèi)置檢流電阻、177。％電壓精度、可編程充電電流、輸入電源自動(dòng)檢測(cè)、LED充電狀態(tài)指示、可編程安全定時(shí)器、檢流監(jiān)視輸出、可選／可調(diào)節(jié)自動(dòng)重啟及小尺寸uMAX封裝。MAXl 898的充電工作原理：充電芯片MAXl898的內(nèi)部電路包括輸入電流調(diào)節(jié)器、電壓檢測(cè)器、充電電流檢測(cè)器、定時(shí)器、溫度檢測(cè)器和主控制器。輸入電流調(diào)節(jié)器用于限制電源的總輸入電流，包括系統(tǒng)負(fù)載電流與充電電流。當(dāng)檢測(cè)到輸入電流大于設(shè)定的門(mén)限電流時(shí)，通過(guò)降低充電電流從而控制輸入電流。因?yàn)橄到y(tǒng)工作時(shí)電源電流的變化范圍較大，如果充電器沒(méi)有輸入電流檢測(cè)功能，則輸入電源必須能夠提供最大負(fù)載電流與最大充電電流之和，這將使電源的成本增高、體積增大，而利用輸入限流功能則能夠降低充電器對(duì)直流電源的要求，同時(shí)也簡(jiǎn)化了輸入電源的設(shè)計(jì)。 MAXl898外接限流型充電電源和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，可以對(duì)單節(jié)鋰電池進(jìn)行安全有效的快充，其最大特點(diǎn)是：在不使用電感的情況下，仍能做到很低的功率耗散，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)充電，具有過(guò)壓保護(hù)和溫度保護(hù)功能，最長(zhǎng)充電時(shí)問(wèn)的限制可為鋰電池提供二次保護(hù)。MAX1898的浮動(dòng)方式能夠使電池容量充至最大。當(dāng)充電電源和電池在正常的工作溫度范圍內(nèi)時(shí)，插入電池將啟動(dòng)一次充電過(guò)程；充電結(jié)束的條件是平均的脈沖充電電流達(dá)到快充電流的1％，或時(shí)間超出片上預(yù)置的充電時(shí)間。MAXl898能夠自動(dòng)檢測(cè)充電電源，沒(méi)有電源時(shí)自動(dòng)關(guān)斷以減少電池的漏電。啟動(dòng)快充后打開(kāi)外接的P型場(chǎng)效應(yīng)管，當(dāng)檢測(cè)到電池電壓達(dá)到設(shè)定的門(mén)限時(shí)進(jìn)入脈沖充電方式，P型場(chǎng)效應(yīng)管打開(kāi)的時(shí)問(wèn)會(huì)越來(lái)越短。充電結(jié)束時(shí)，指示燈將會(huì)按12%的周期閃爍。 MAX1898典型充電電路 充電電路說(shuō)明(1)～12v。鋰電池要求的充電方式是恒流恒壓方式，電源的輸入需要采用恒流恒壓源，一般可采用直流電源外加變壓器。(2)通過(guò)外接的場(chǎng)效應(yīng)管提供鋰電池的充電接口。(3)通過(guò)外接的電容CcT來(lái)設(shè)置充電時(shí)間tCHG。這里的充電時(shí)間指的是快充時(shí)的最大充電時(shí)間，它和定時(shí)電容CcT的關(guān)系如下式所示。 CcT=tCHG （）式中，tCHG的單位為小時(shí)，CcT的單位為nF。大多數(shù)情況下，快充時(shí)最大充電時(shí)問(wèn)不超過(guò)3小時(shí)，因此常取CcT為100nF。(4)在限制電流的模式下，通過(guò)外接的電阻RSET來(lái)設(shè)置最大充電電流IFSTCHG，關(guān)系如下式所示：1fstchg=1400/Rset式中，RSEI的單位為Q，IFsTCHG的單位為A。當(dāng)充電電源和電池在正常的工作溫度范圍內(nèi)時(shí)，插入電池將啟動(dòng)一次充電過(guò)程。平均的脈沖充電電流低于設(shè)置的快充電流的20％，或者充電時(shí)間超出片上預(yù)置的最大充電時(shí)問(wèn)時(shí)，充電周期結(jié)束。MAXl898能夠自動(dòng)檢測(cè)充電電源，沒(méi)有電源時(shí)自動(dòng)關(guān)斷以減少電池的漏電。啟動(dòng)快充后，打開(kāi)外接的P型場(chǎng)效應(yīng)管，當(dāng)檢測(cè)到電池電壓達(dá)到設(shè)定的門(mén)限時(shí)進(jìn)入脈沖充電方式，P型場(chǎng)效應(yīng)管打開(kāi)的時(shí)JI間會(huì)越來(lái)越短。充電結(jié)束時(shí)，LED指示燈將會(huì)呈現(xiàn)周期性的閃爍。 MAX1898典型充電電路的LED指示燈狀態(tài)說(shuō)明充電狀態(tài)LED指示燈電池或充電器沒(méi)有安裝滅預(yù)充或快充亮充電結(jié)束滅充電出錯(cuò)3硬件電路設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)主要圍繞充電芯片MAXl898展開(kāi)，而單片機(jī)控制部分的電路簡(jiǎn)單。MAX1898充電芯片本設(shè)計(jì)的核心器件是MAXl898。MAXl898可對(duì)所有化學(xué)類(lèi)型的Li+電池進(jìn)行安全充電，它具有高集成度，在小尺寸內(nèi)集成了更多功能，盡可能多地覆蓋了基本應(yīng)用電路，只需要少數(shù)外部元件。AXl898為10引腳、超薄型的MAX封裝， MAX1898引腳分布其引腳功能如下： IN(1腳)：傳感輸入，檢測(cè)輸入的電壓或電流； CHG(2腳)：充電狀態(tài)指示腳，同時(shí)驅(qū)動(dòng)LED；EN/OK(3腳)：使能輸入腳/輸入電源“好”輸出指示腳。EN為輸入腳，可以通過(guò)輸入禁止芯片工作；OK為輸出腳，用于指示輸入電源是否與充電器連接；ISET(4腳)：充電電流調(diào)節(jié)引腳。通過(guò)串接一個(gè)電阻到地來(lái)設(shè)置最大充電電流；CT(5腳)：安全充電時(shí)間設(shè)置引腳。接一個(gè)時(shí)間電容來(lái)設(shè)置充電時(shí)間，電容為100nF時(shí)，幾乎為3個(gè)小時(shí)，此引腳直接接地將禁用此功能；RSTRT(6腳)：自動(dòng)重新啟動(dòng)控制引腳。當(dāng)此引腳直接接地時(shí)，如果電池電壓掉至基準(zhǔn)電壓閾值以下200mV，將會(huì)重新開(kāi)始一輪充電周期。此引腳通過(guò)電阻接地時(shí)，可以降低它的電壓閾值。此引腳懸空或者CT引腳接地(充電時(shí)間設(shè)置功能禁用)時(shí)，自動(dòng)重新啟動(dòng)功能被禁用；BATT(7腳)：電池傳感輸入腳，接單個(gè)Li+電池的正極。此引腳需旁接一個(gè)大電解電容到地；GND(8腳)：接地端；DRV(9腳)：外部晶體管驅(qū)動(dòng)器，接晶體管的基極；CS(10腳)：電流傳感輸入，接晶體管的發(fā)射極AT89C52單片機(jī)AT89C52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。AT89C52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8kBytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （RAM ），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2 個(gè)全雙工串行通信口，看門(mén)狗（WDT ）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器；引腳圖如圖 。圖 AT89C52單片機(jī)三端電壓轉(zhuǎn)換芯片LM7805由于充電器外部為+12V供電，因此需要通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片將+12V電壓轉(zhuǎn)換為+5V電壓，這里選用三端電壓轉(zhuǎn)換芯片LM7805來(lái)完成此功能。光耦模塊6N137為了降低電源干擾，保持電路的穩(wěn)定，在LM7805完成電壓轉(zhuǎn)換，將+5v充電電源送給MAXl898之前，先經(jīng)過(guò)一次光耦模塊6N137的處理，通過(guò)單片機(jī)對(duì)光耦模塊的控制，可以及時(shí)關(guān)斷充電電源。其引腳功能如下NC(1腳、4腳) ：懸空；+(2腳)、(3腳)：發(fā)光二極管的正、負(fù)極；GND(5腳)：接地端；OUTPUT(6腳)：輸出腳； EN(7腳)：使能腳。為低時(shí)，無(wú)論有無(wú)輸入，輸出都為高。 不使用時(shí)，懸空即可；VCC(8腳)：電源輸入腳。硬件電路由單片機(jī)電路、電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離電路、充電控制電路3部分組成。圖中，ul為單片機(jī)AT89C52，工