基于at89c51的智能充電器電路設(shè)計-資料下載頁

【導(dǎo)讀】發(fā)展，也使得戈多的電氣化產(chǎn)品采用基于電池的供電系統(tǒng)。目前，較多使用的電。池有鎳鎘、鎳氫、鉛蓄電池和鋰電池。他們的各自特點決定了他們將在相當(dāng)長的。時期內(nèi)共同發(fā)展。同電壓、容量等級的電池使用不同的充電器，但這在實際使用中有諸多不便。本人介紹一種基于單片機的智能充電器的設(shè)計方法。該充電器可以實時采集。電池的電壓和電流，并對充電過程進行智能控制。它可以自動計算電池的已充電。量和剩余的充電時間，也可以改變參數(shù)來適應(yīng)各種不同電池的充電。時也可以減少功耗，并以發(fā)光二極管和蜂鳴器作為外部充電信號，實時保護電路，從而實現(xiàn)智能化充電。理和控制的充電器才能稱為智能充電器。發(fā)燙，過度的充電會嚴(yán)重損害電池的壽命。為了防止過充，一般充電到90%就停止大電流快充，而采用小電流涓流補充充電。手機電池的使用壽命和單次使用時間與充電過程密切相關(guān)。充電會造成電池損壞，這就要求較高的控制精度。時能夠維護電池，延長電池使用壽命。

　　

【正文】 片機的 肛卻控制發(fā) 出報警聲提示；單片機的 腳輸出控制光耦器件，在需要的時候可以及時關(guān)斷充電電源；單片機的外部中斷 0 由充電芯片MAX1898 的充電狀態(tài)輸出信號 /CHG 經(jīng)過反相后觸發(fā)。 、電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離原理圖設(shè)計 圖 11 為電壓轉(zhuǎn)換器，他的作用是采用電壓轉(zhuǎn)換芯片將外部 +12V 電壓轉(zhuǎn)換為需要的 +5V 電壓；圖 12 為光耦隔離原理圖，他的作用是當(dāng)電池充滿是及時關(guān)閉電源。 圖 11 基于 MAX1898的智能充電器電路電壓轉(zhuǎn)換原理圖 電壓轉(zhuǎn)換部分電路主要由 LM7812 和 LM7805ZU 組成 ， LM7812 把外接 220V交流電壓轉(zhuǎn)換為 +12V 電壓，然后通過電壓轉(zhuǎn)換芯片將 +12V 電壓轉(zhuǎn)換為 +5V 穩(wěn)定電壓，這里選用三端電壓轉(zhuǎn)換芯片 LM7805 來完成此功能。 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 MAX1898 之前，先經(jīng)過一次光耦模塊 6N137 處理，通過單片機對光 耦模塊的控制，可以及時關(guān)斷充電電源。光耦隔離原理圖如圖 12 所示； 25 圖 12基于 MAX1898的智能充電器的電耦隔離部分原理圖 U3 為輸出 +5V 的電壓轉(zhuǎn) 換芯片 LM7805，它將 12V 的輸入電壓轉(zhuǎn)換為固定的5V 輸出， U4 為光耦隔離芯片 6N137 ，其輸入為 LM7805 產(chǎn)生的 5V 電壓，輸出為經(jīng)過隔離的 5V 電壓， U4 的 2 腳和單片機的 相連，由單片機控制適時地關(guān)閉電電源。 圖 13 所示的為充電控制部分的電路原理圖，其核心器件為充電芯片MAX1898，其充電狀態(tài)輸出引腳 /CHG 經(jīng)過 74LS04 反相后與單片機 INT0 相連，觸發(fā)外部中斷， LEDR 為紅色發(fā)光二極管，紅燈表示電源接通； LED－ G 為綠色發(fā)光二極管，綠燈表示處于充電狀態(tài)。 Q 1 為 P 溝道的場 效應(yīng)管，由 MAX1898提供驅(qū)動。圖 6 中， R4 為設(shè)置充電電流的電阻，阻值為 ,設(shè)置最大充電電流為 500mA； C11 為設(shè)置充電時間的電容， 容值為 100nf 設(shè)置最大充電時間為 3小時。 、 MAX1898 的智能控制部分原理圖 MAX1898 是充電器的充電芯片，在電路中是主要的控制部分，該電路由MAX1898 芯片和 74LS04 以及過個電容電阻組成。其原理圖如圖 13 所示： 26 圖 13 基于 MAX1898的智能充電器電路充電控制部分原理圖 圖 13 所示的為充電控制部分的電路原理圖，其核心器件為充電 MAX1898，其充電狀態(tài)輸出引腳 /CHG 經(jīng)過 74LS04 反相后與單片機 INT0 相連，觸發(fā)外部中斷， LEDR 為紅色發(fā)光二極管，紅燈表示電源接通； LED－ G 為綠色發(fā)光二極管，綠燈表示處于充電狀態(tài)。 Q 1 為 P 溝道的場效應(yīng)管，由 MAX1898 提供驅(qū)動。圖 6 中， R4 為設(shè)置充電電流的電阻，阻值為 ,設(shè)置最大充電電流為 500mA； C11為設(shè)置充電時間的電容， 容值為 100nf 設(shè)置最大充電時間為 3 小時。 、充電過程 在 MAX1898 和外部單片機的共同作用下，實現(xiàn)了如下的充電過程。 預(yù)充 27 在安裝好電池之后，接通輸入直流電源，當(dāng)充電器檢測到電池時將定時器復(fù)位，從而進入預(yù)充過程，在此期間充電器以快充電流的 10%給電池充電， 使電池電壓、溫度恢復(fù)到正常狀態(tài)。預(yù)充時間由外接電容 CcT 確定（ 100nF 時為 45 分鐘）， 如果在預(yù)充時間內(nèi)電池電壓達到 ，且電池溫度正常，則充電進入快充過程；如果超過預(yù)充時間后，電池電壓仍低于 ，則認為電池不可充電，充電器顯示電池故障， LED 指示燈閃爍。 充過程也稱為恒流充電 ，此時充電器以恒定電流對電池充電。恒流充電時，電池電壓緩慢上升，一旦電池電流電流達到所設(shè)定的終止電壓，恒流充電終止，充電電流快速遞減，充電進入滿沖過程。 充滿 在滿充過程中，充電電流逐漸衰減，直到充電速率降到設(shè)置值以下，或滿充時間超過，轉(zhuǎn)入頂端截止充電。頂端截止充電時， 充電器以極小的充電電流為電池補充能量。由于充電器在檢測電池電壓是否達到終止電壓時有充電電流通過電池內(nèi)阻， 盡管在滿充和頂端截止充電過程中充電電流逐漸下降， 減小了電池內(nèi)阻和其他串聯(lián)電阻對電池端電壓的影響， 但串聯(lián)在充電回路中 的電阻形成的壓降仍然對電池終止電壓的檢測有影響。 一般情況下， 滿充和頂端截止充電可以延長電池 5%～ 10%的使用時間。 斷電 當(dāng)電池充滿后， MAX1898 芯片的 2 引腳 /CHG 發(fā)送的脈沖電平會由低變高，這將會被單片機檢測到，引起單片機的中斷，在中斷中，如果判斷出充電完畢，則單片機將通過 口控制光耦 6N137，切斷 LM7805 向 MAX1898 的供電，從而保證芯片和電池的安全，同時也減小功耗。 報警 當(dāng)電池充滿后， MAX1898 芯片本身會熄滅外接的 LED 綠燈。但是，為了安全 起見，單片機在檢測到充滿狀態(tài)的脈沖后，不僅會自動切斷 MAX1898 芯片的供電， 而且會通過蜂鳴器報警，提醒用戶及時取出電池。當(dāng)充電出錯時， MAX1898芯片本身會控制 LED 綠 燈以 左右的頻率閃爍，此時不要切斷芯片的供電，要讓用戶一直看到此提示。 28 結(jié)論 本文以充電芯片 MAX1898 的使用為例，介紹了如何利用單片機實現(xiàn)智能化的手機充電器。 目前，充電電池的種類繁多，因此在充電器的方案設(shè)計時需要針對不同的電池選擇不同的充電芯片。 本例實現(xiàn)的是單節(jié)鋰離子電池充電器，因此選用了芯片 MAX1898 作為充電芯片。 在本例設(shè)計過程中，需著重把握以下幾點。 （ 1）預(yù)充、快充、滿充等充電方式的工作原理。 （ 2） MAX1898 的充電狀態(tài)指示輸出信號 /CHG 在本例中的應(yīng)用。 （ 3） MAX1898 外圍電路的設(shè)計， 其中包括設(shè)置充電電流的電阻和充電時間的電容數(shù)值的選取。 （ 4）如何在單片機程序中判斷出充電完成還是充電出錯，并做出相應(yīng)的處理。 參考文獻 [1]康華光等，電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分，北京：高等教育出版社， 1999，第四版， 106111。 [2]康華光等，電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分 ，北京：高等教育出版社， 2020，第四版， 4057 [3]李全利，單片機原理及接口技術(shù)，北京：高等教育出版社， 。 [4]張毅剛等，單片機原理及應(yīng)用，北京：高等教育出版社， 2020。 [6] 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽組委會，全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲獎作品匯編（第一屆 ~第五屆）， 北京：北京理工大學(xué)出版社， 2020， 1 [7]龔運新，單片機 C語言開發(fā)技術(shù) 北京：清華大學(xué)出版社 。 [8]唐穎，單片機原理與應(yīng)用及 C51程序設(shè)計，北京大學(xué)出版社， 2020第一版。 [9]王水平等，單 片機開關(guān)電源集成電路應(yīng)用設(shè)計實例，人民郵電出版社， 2020第一版。 [10]王鴻麟、景占榮、通信基礎(chǔ)電源（第二版） .西安電子科技大學(xué)出版社 .2020 [11]黃正佳 .智能電池模塊 .電源技術(shù) .2020 [12]查全性 .試論高比性能電池進展 .物理 .1998 [13]張文修 .模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ) .西安交通大學(xué)出版社 .1984 [14]章衛(wèi)國、楊向忠 .模糊控制理論與應(yīng)用 .西北工業(yè)大學(xué)出版社 .1999 [15]何新貴 .模糊知識處理的理論與技術(shù) .國防工業(yè)出版社 .1998 [16].余永權(quán) .模糊控制技術(shù)與模糊家用電器 .北京航空航 天大學(xué)出版社 .2020 [17]Cygnal 單片機應(yīng)用解析 .北京航空航 29 天大學(xué)出版社 .2020 [18]陳啟美、李嘉 .現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信教程 .南京大學(xué)出版社 .2020 [19]胡漢才 .單片機原理及其接口技術(shù) .清華大學(xué)出版社 .1999 [20]石東海等 .單片機數(shù)據(jù)通信從入門到精通 .西安電子科技大學(xué)出版 社 .2020 [21]黃宇飛等 .單片機單總線技術(shù) .單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 .2020 [22]宋建新等 .數(shù)據(jù)通信 .人民郵電出版社 .1996 [23]王凱、陳德榮 .基于 ST72單片機的快速充電技術(shù) .電子應(yīng)用技術(shù) .2020 [24]邱書波 .蓄電池自動充放電控制器的設(shè)計與實現(xiàn) .電子應(yīng)用技術(shù) .2020 [25]王幸之 .單片機應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù) .北京航空航天大學(xué)出版社 .2020 [26]，西門子公司 .1998 [27]MartyBrown 著，徐德鴻等譯，開關(guān)電源設(shè)計指南，機械工業(yè)出版社， 2020 [28]王鴻麟，錢建立，周曉軍 .智能快速充電器設(shè)計與制作 .科學(xué)出版社， 2020 [29]周志敏，周 紀(jì)海，紀(jì)愛華 .閥控式密封閥控鉛酸蓄電池實用技術(shù) .北京 . 中國電力出版社， 200 [30]張占松 .開關(guān)電源的原理與設(shè)計 .電子工業(yè)出版社， 1998 [31]王瑞華等，電子變壓器設(shè)計手冊，科學(xué)出版社， 1993 [32]楊幫文 .實用電池充電器與保護器電路集錦 .電子工業(yè)出版社， 2020 [33]姜沐枝、林偉、俞鵬 .protel2020 原理圖與 PCB設(shè)計實例 .機械工業(yè)出版社 .2020 [34]清源科技 .protel2020 電路原理圖及 PCB設(shè)計 .機械出版社 .2020