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基于单片机的锂电池充电器设计

导读: 本论文首先分析了锂电池的主要特点,并在此基础上提出了基于单片机控制的锂电池智能充电器设计方案。此设计实现的是单节锂电池充电,因此选用了AT89C52单片机配合MAX1898充电管理芯片及适当的配套元件,进行硬件电路设计,使所设计的充电器具有智能控制的特点。

  摘 要:本论文首先分析了锂电池的主要特点,并在此基础上提出了基于单片机控制的锂电池智能充电器设计方案。此设计实现的是单节锂电池充电,因此选用了AT89C52单片机配合MAX1898充电管理芯片及适当的配套元件,进行硬件电路设计,使所设计的充电器具有智能控制的特点,能根据不同锂电池的电参数自动确定相应的充电控制规律,自动检测、充电、断电、报警等。

  1 引言

  随着微电子技术的快速发展,使得各种各样的电子产品不断的涌现,并朝着便携和小型轻量化的趋势发展,为了能够更加有效地使用这些电子产品,可充电电池得到快速的发展。常见的可充电电池包括镍氢电池、镍镉电池、锂电池和聚合物电池等。其中,锂电池以其高的能量密度、稳定的放电特性、无记忆效应和使用寿命长等优点得到广泛的应用。目前绝大多数的手机、数码相机等均使用锂电池。电池的使用寿命和单次循环使用时间与充电器维护过程和使用情况密切相关。一部好的充电器不但能在短时间内将电量充足,而且还可以对电池起到一定的维护作用,修复由于使用不当而造成的记忆效应,即电池活性衰退现象。

  2 锂电池的主要特点

  1)高能量密度,锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半,体积是镍镉的40%~50%,镍氢的20%~30%.因此,锂电池具有更高的重量能量比、体积能量比。

  2)高电压,单节锂电池电压平均为3.6V,等于三只镍镉或镍氢充电电池的串联电压。

  3)自放电小,可长时间存放。

  4)无记忆效应,锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应,所以锂电池充电前无须放电。

  5)寿命长,正常工作条件下,锂电池充放电循环次数远大于500次。

  6)多个锂电池可以随意并联使用。

  7)无污染,由于锂电池中不含镉、铅、汞等重金属元素,对环境无污染。

  8)快速充电,使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器,可使锂电池在1-2小时内得到满充。锂电池与其他可充电电池相比,其价格相对较高。但是随着技术的发展,锂电池的性价比越来越高,目前已广泛应用在各类便携式移动设备上。 

  3 锂电池充电器的硬件设计方案 

  3.1 系统结构框图

  系统硬件电路由单片机电路、电压转换及光耦合隔离电路、充电控制电路三部分组成。通过单片机的控制实现预充、快充、满充、断电、报警等充电过程。

 

  图1 系统结构框图

  图1 系统结构框图 

  3.2 52单片机电路原理图

  单片机芯片为Atmel公司的AT89C52单片机,B1为蜂鸣器,单片机的P2.0口输出控制光耦器件,可以在需要时及时关断充电电源。

 

  52单片机电路原理图

  图2 52单片机电路原理图

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