摘要
本設計以單片機為控制核心，系統由指示燈電路、電源電壓與環境溫度採樣電路、精確基準電壓產生電路和開關控制電路組成。實現了電池充電、LED指示、保護機制及異常處理等充電器所需要的基本功能。本文對鋰離子電池的參數特性、充電原理與充電方法進行了詳盡的描述，並提出了充電器的設計思想和系統結構。該電路具有安全快速充電功能，可以廣泛應用於室內外單節鋰離子電池的充電，如手機、數碼產品電池等。
關鍵字：鋰離子電池，充電器，硬體電路，軟體設計
The design of charger about lithium-battery
Abstract
This design uses SCM system for the control of core, it includes the pilot lamp circuit on system, sampling circuit about voltage and temperature, the causes about standard voltage and switch controls. The circuit achieves charging battery, LED instructions, the protection mechanism and exception handling, and other functions. This paper introduces the following things: parameters of lithium-battery, principles and methods on charge, design thinkings and system structure about charger, and it describes the functional mode of the charger in detail,moreover it proposes the thinking of plan and structure of a system.The circuit which be planed have functions of safety,rapid and so on. It can use in the charge of Lithium-ion battery that is only far-ranging,such as the battery of cellphone,digital product and so on.
Key words: Lithium-ion battery, Charger, Hardware circuit, Software design
目錄
1 引言 (2)
1.1 课题研究背景 (2)
1.2充电器功能描述 (3)
2 系统设计框架与技术参数 (4)
2.1 系统设计框架 (4)
2.2 锂离子电池特性 (5)
2.2.1 锂离子电池参数特性 (5)
2.2.2 锂离子电池的放电特性 (6)
2.2.3 锂离子电池的充电特性 (7)
2.3 锂电池充电方法 (8)
2.3.1 恒流充电（CC） (8)
2.3.2恒压充电（CV） (8)
2.3.3 恒流恒压充电（CC/CV） (9)
2.3.4 脉冲充电 (9)
2.4 系统技术参数 (10)
3 充电器硬件设计 (11)
3.1 系统指示灯电路 (12)
3.2 电源电压与环境温度采样电路 (12)
3.3 精确基准电源产生电路 (13)
3.4 开关控制电路 (14)
4 充电器软件设计 (15)
4.1 系统软件总体设计思路 (15)
4.2 系统主流程 (15)
4.3 充电流程设计 (17)
4.4 程序设计 (19)
5 总结 (19)
致谢 (19)
参考文献 (20)
附录一系统整体电路图 (22)
附录二程序清单 (23)
1 引言
1.1 課題研究背景
近年來，各種攜帶式的電子產品成為市場上的熱門，如手機、數位相機、個人數字助理（PDA）、筆記型電腦等3C (Computer, Communication,Consumer Electronics)等等產品均朝向無線化、可攜帶化方向發展，對於產品的各項高性能元件也往「輕、薄、短、小」的目標邁進，因此對於體積小、重量輕、能量密度高的二次電池需求相當迫切。因此,電池廠商也研發出各種不同用途的電池，來適應電子裝備的需求。使電子產品具有攜帶更方便，使用時間長等特點。
小型二次電池包括鎳鎘電池、鎳氫電池及鋰電池，在防止鎘污染的環保需求下，鎳鎘電池慢慢被取代已成趨勢。鎳氫電池雖無環保問題，但是能量密度低，高溫特性差及少許記憶效應等缺點，在3C產品應用上，已經逐漸被鋰離子電池所取代。鋰離子電池具有工作電壓高(3.7V)、能量密度大(150Wh/kg)、重量輕、壽命長及環保性佳等優點，皆以鋰離子電池做為其能量來源，因為電子產品的使用量迅速成長，各種可攜帶式電子產品的研發不得不更輕薄短小以使產品能更具有競爭力，“電池”的角色顯得更加重要，其品質的良莠甚至決定了產品的成功與否，特別是可充電二次電池，在市場中成長快速、利潤高，目前已成為許多先進國家競相發展的研究專案，其未來需求及發展前景是相當看好的。
總的來說，鋰離子電池具有以下優點：
（1）能量密度高，其體積能量密度和品質能量密度分別可達360W·h/dm3和150W·h/kg，而且還在不斷提高。
（2）工作電壓高，通常單節鋰離子電池的電壓為3.7 V，單體電池即可為3 V的邏輯電路供電。對於要求較高供電電壓的電子設備，電池組所需串聯電池數也可大大減少。
（3）自放電小，每月10%以下，不到鎳鎘電池的一半。
（4）可快速充放電，1次充電時容量可達標稱容量的80%以上。鋰離子電池負極用特殊的碳電極代替金屬鋰電極，因此允許快速充電。在特定情況下可在短時間內充足電，而且安全性能大大提高。
（5）壽命長，鋰離子電池採用碳負極，在充放電過程中，碳負極不會生成
锂离子电池智能充电器硬件方案
锂离子电池智能充电器硬件的设计 锂离子电池具有较高的能量重量和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命长，价格也越来越低。一个良好的充电器可使电池具有较长的寿命。利用C8051F310单片机设计的智能充电器，具有较高的测量精度，可很好的控制充电电流的大小，适时的调整，并可根据充电的状态判断充电的时间，及时终止充电，以避免电池的过充。 本文讨论使用C8051F310器件设计锂离子电池充电器的。利用PWM脉宽调制产生可用软件控制的充电电源，以适应不同阶段的充电电流的要求。温度传感器对电池温度进行监测，并经过AD转换和相关计算检测电池充电电压和电流，以判断电池到达哪个阶段。使电池具有更长的使用寿命，更有效的充电方法。 设计过程 1 充电原理 电池的特性唯一地决定其安全性能和充电的效率。电池的最佳充电方法是由电池的化学成分决定的<锂离子、镍氢、镍镉还是SLA电池等）。尽管如此，大多数充电方案都包含下面的三个阶
段： ● 低电流调节阶段 ● 恒流阶段 ● 恒压阶段/充电终止 所有电池都是经过向自身传输电能的方法进行充电的，一节电池的最大充电电流取决于电池的额定容量
铅酸蓄电池充电器设计开题报告 铅酸蓄电池充电器设计开题报告 1、目的及意义 中国是全球铅酸蓄电池的产销大国，铅酸蓄电池已有200多年的历史，是一种应用广泛的动力电源。具有原材料易得、价格低廉、可靠性好等优点，目前约有95,的市场占有率。铅酸蓄电池作为稳定电源和主要的直流电源，需求广泛，用量巨大，与我们的社会生活息息相关。由于铅酸蓄电池维护简单、价格低廉、供电可靠、使用寿命长，广泛作为汽车、飞机、轮船等机动车辆或发电机组的启动电源，也在各类需要不间断供电的电子设备和便携式仪器仪表中用作一些电器及控制回路的工作电源。 蓄电池放电后的充电问题一直是有争议的问题，目前很多充电机由于性能技术不完善，常常导致蓄电池提前损坏的现象。随着经济的发展，大容量蓄电池的应用迅速增加，人们希望能快捷、安全地对蓄电池进行充电。因此，为了适应市场的需求，我们需要设计一种恒流-恒压-恒流铅酸蓄电池智能充电器。 2、基本内容和技术方案 此次设计利用单片机的软、硬件技术，设计一台具有恒压-恒流特性的牵引式铅酸蓄电池智能充电装置，该装置能够实现对蓄电池的电压进行检测、判别，按U-I特性曲线进行充电，对充电过程进行自动监控。基本内容有: 1、有关铅蓄电池的电化学原理和充放电原理。 2、关于充电器对铅蓄电池充电的原理及其电路设计。 3、涓电流对电池充电的原理及其特点。 4、充电器对充电过程的检测及其自动转换。 5、充电器在充电过程中对电池的保护功能。 6、电路设计及其元件的选择调试等。
本次设计采用的方案是分阶段充电方法，充电曲线图如下: I(A)、U(V) 1C U(t) I(t) 0.09C 0t(h) t1t2t3快充慢充涓流充 在快充阶段(0,t1)，充电器以恒定电流1C对蓄电池充电，由单片机控制快充时间， 避免过量充电;在慢充阶段(t1,t2)，单片机输出PWM控制信号，控制斩波开关通断，以恒定电压对蓄电池进行充电，此时充电电流按指数规律下降，当电池电压上升到规定值时，结束慢充，进入涓流充阶段;在涓流充阶段(t2,t3)，单片机输出的PWM控制信号，使充电器以约0.09C的充电电流对蓄电池充电，在这种状态下，可长时间对蓄电池充电，从而能最大限度地延长蓄电池寿命。 系统的结构框图如下: 220V交铅酸蓄电斩波电 流电源池路 电源变隔离，驱 换电路动电路 辅助电单片机 源 3、进度安排 1)第1周:选题，下达设计任务书，理解相应的设计内容;
所有的 输入关键字 联系我们 | TI 全球网站: 中国 (简体中文) | my.TI 登录 返回目录页 先进的锂电池线性充电管理芯片BQ2057及其应用 北京理工大学机电工程学院 魏维伟 李杰 摘要：本文介绍美国TI 公司生产的先进锂电池充电管 理芯片BQ2057，利用BQ2057系列芯片及简单外围电 路可设计低成本的单/双节锂电池充电器，非常适用于 便携式电子仪器的紧凑设计。本文将在介绍BQ2057 芯片的特点、功能的基础上，给出典型充电电路的设 计方法及应用该充电芯片设计便携式仪器的体会。 关键词：锂电池 充电器 BQ2057 1 引言 BQ2057系列是美国TI 公司生产的先进锂电池充电管 理芯片，BQ2057系列芯片适合单节(4.1V 或4.2V)或 双节(8.2V 或8.4V)锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Pol) 电池的充电需要，同时根据不同的应用提供了MSOP 、 TSSOP 和SOIC 的可选封装形式，利用该芯片设计的 充电器外围电路及其简单，非常适合便携式电子产品 的紧凑设计需要。BQ2057可以动态补偿锂电池组的内 阻以减少充电时间，带有可选的电池温度监测，利用 电池组温度传感器连续检测电池温度，当电池温度超 出设定范围时BQ2057关闭对电池充电。内部集成的 恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流， 充电状态识别可由输出的LED 指示灯或与主控器接 口实现，具有自动重新充电、最小电流终止充电、低 功耗睡眠等特性。 2.功能及特性 2.1 器件封装及型号选择 BQ2057系列充电芯片为满足设计需要，提供了多种可 选封装及型号，其封装形式如图2－1所示，有MSOP 、
锂电池充电器测试标准
目录 1范围 ----------------------------------------------------------------------------3 2参考标准-----------------------------------------------------------------------3 3技术要求-----------------------------------------------------------------------------------3 3.1使用环境-----------------------------------------------------------------------------------3 3.2外观要求-----------------------------------------------------------------------------------3 3.3供电方式-----------------------------------------------------------------------------------3 3.4充电方式-----------------------------------------------------------------------------------4 3.5绝缘强度-----------------------------------------------------------------------------------4 3.6温升----------------------------------------------------------------------------------------.4 3.7保护功能----------------------------------------------------------------------------------.4 3.8指示功能----------------------------------------------------------------------------------.4 3.9输出电压峰-峰值------------------------------------------------------------------------5 3.10输出电流峰-峰值-----------------------------------------------------------------------5 3.11防反充功能------------------------------------------------------------------------------5 3.12启动、断开电流脉冲限制------------------------------------------------------------5 4试验方法-----------------------------------------------------------------------5 4.1试验环境-----------------------------------------------------------------------------------5 4.2测量仪表要求-----------------------------------------------------------------------------5 4.2.1电压表要求------------------------------------------------------------------------------5 4.2.2电流表要求------------------------------------------------------------------------------5 4.2.3温度仪表要求---------------------------------------------------------------------------5 4.3外观检查-----------------------------------------------------------------------------------5 4.4充电方式，充电电压试验--------------------------------------------------------------6 4.5充电电流试验-----------------------------------------------------------------------------6 4.6绝缘强度试验-----------------------------------------------------------------------------6 4.7短路，反接保护试验，指示性能-----------------------------------------------------6
随着手持设备业务的不断发展，对电池充电器的要求也不断增加。要为完成这项工作而选择正确的集成电路 (IC)，我们必须权衡几个因素。在开始设计以前，我们必须考虑诸如解决方案尺寸、USB标准、充电速率和成本等因素。必须将这些因素按照重要程度依次排列，然后选择相应的充电器IC。本文中，我们将介绍不同的充电拓扑结构，并研究电池充电器IC的一些特性。此外，我们还将探讨一个应用和现有的解决方案。 锂离子电池充电周期 锂离子电池要求专门的充电周期，以实现安全充电并最大化电池使用时间。电池充电分两个阶段：恒定电流 (CC) 和恒定电压 (CV)。电池位于完全充满电压以下时，电流经过稳压进入电池。在CC模式下，电流经过稳压达到两个值之一。如果电池电压非常低，则充电电流降低至预充电电平，以适应电池并防止电池损坏。该阈值因电池化学属性而不同，一般取决于电池制造厂商。一旦电池电压升至预充电阈值以上，充电便升至快速充电电流电平。典型电池的最大建议快速充电电流为1C(C=1 小时内耗尽电池所需的电流)，但该电流也取决地电池制造厂商。典型充电电流为~0.8C，目的是最大化电池使用时间。对电池充电时，电压上升。一旦电池电压升至稳压电压(一般为4.2V)，充电电流逐渐减少，同时对电池电压进行稳压以防止过充电。在这种模式下，电池充电时电流逐渐减少，同时电池阻抗降低。如果电流降至预定电平(一般为快速充电电流的10%)，则终止充电。我们一般不对电池浮充电，因为这样会缩短电池使用寿命。图1 以图形方式说明了典型的充电周期。 线性解决方案与开关模式解决方案对比 将适配器电压转降为电池电压并控制不同充电阶段的拓扑结构有两种：线性稳压器和电感开关。这两种拓扑结构在体积、效率、解决方案成本和电磁干扰(EMI) 辐射方面各有优缺点。我们下面介绍这两种拓扑结构的各种优点和一些折中方法。 一般来说，电感开关是获得最高效率的最佳选择。利用电阻器等检测组件，在输出端检测充电电流。充电器在CC 模式下时，电流反馈电路控制占空比。电池电压检测反馈电路控制CV 模式下的占空比。根据特性集的不同，可能会出现其他一些控制环路。我们将在后面详细讨论这些环路。电感开关电路要求开关组件、整流器、电感和输入及输出电容器。就许多应用而言，通过选择一种将开关
毕业设计课题名称：锂电池充电器的设计
总目录 第一部分任务书 第二部分开题报告 第三部分毕业设计正文
第一部分 任 务 书
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
// 铅酸蓄电池的制造成本低、容量大、价格低廉，使用十分广泛。由于其固有的特性，若使用不当，寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，采用正确的充电方式，能有效延长蓄电池的使用寿命。因此，设计一种全新的智能型铅酸蓄电池充电器是十分必要的。 1常规充电方式 铅酸蓄电池的常规充电方式有两种:浮充(又称恒压充电)和循环充电。 浮充时要严格掌握充电电压，如额定电压为12V的蓄电池，其充电电压应在13.5～13.8V 之间。浮充电压过低，蓄电池会充不满，过高则会造成过量充电。电压的调定，应以初期充电电流不超过0.3C(C为蓄电池的额定容量)为原则。 循环充电，其初期充电电流也不宜超过0.3C，充电的安培小时数要略大于放电安培小时数。也可先以0.1C的充电速率恒流充电数小时，当充电安培小时数达到放电安培小时数的90%时，再改用浮充电压充电，直至充满。 以上为目前常用的铅酸蓄电池充电方式，但这两种方式存在着一些不足之处。在充电过程中，电池电压逐渐增高，充电电流逐渐降低。由于恒压充电不管电池电压的实际状态，充电电压总是恒定的，充电电流刚开始比较大，然后按指数规律下降;采用快速充电可能使蓄电池过量充电，易导致电池损坏。对于循环充电而言，采用较小电流充电，充电效果较好。但对于大容量的蓄电池，充电时间就会拖得很长，时效低，造成诸多不便。 2智能型充电器的充电过程分析 通过对上述两种充电方式的分析比较，综合其优点设计出具有快充和慢充的智能型铅酸蓄电池充电器。该充电器采用单片机控制，充电过程分为快充、慢充及涓流充三个阶段，充电效果更佳。图1所示为该充电器的充电电流、电压曲线。 从图1可以看出:在快充阶段(0～t1)，充电器以恒定电流1C对蓄电池充电，由单片机控制快充时间，避免过量充电;在慢充阶段(t1～t2)，单片机输出PWM控制信号，控制斩波开关通断，以恒定电压对蓄电池进行充电，此时充电电流按指数规律下降，当电池电压上升到规定值时，结束慢充，进入涓流充阶段;在涓流充阶段(t2～t3)，单片机输出的PWM控制信号，使充电器以约0.09C的充电电流对蓄电池充电，在这种状态下，可长时间对蓄电池充电，从而能最大限度地延长蓄电池寿命。 3智能型充电器的工作原理 根据上述分析而设计的智能型铅酸蓄电池充电器，主要由开关稳压电源、斩波开关、控制器和辅助电源等四个部分组成，并具有过流保护、过压保护和超温保护功能。图2为充电器原理框图，图3为充电器电路原理图。 3.1开关稳压电源
实 习 报 告 实习名称：测控综合大实习 实习内容：智能充电宝设计 姓名： 学号： 专业：测控技术与仪器 学期： 2013-2014 第一学期 任课教师： 实习地点：校内 实习时间： 2013.12 -2014.1 智能充电宝 摘要：现如今，大屏智能手机,平板电脑，笔记本电脑，数码相机等，功能日益多样化，使用也更加频，特别是外出旅游时又是这些终端设备的使用高峰期，
使用频繁带来的电量不够用，于是移动电源充电宝应运而生。虽然手机因品牌,型号等各有不同，但目前市场上的主要多功能性充电宝，都配置有标准的USB 输出，基本能满足目前市场常见的移动设备手机，MP3，MP4，蓝牙耳机，数码相机等数码产品。 本论文将以MSP430和充电芯片MAX1898为基础设计一款手机理电池智能充电宝。首先MAX1898对锂电池进行充电，再接入升压电路、电池保护电路，通过开关切换使终端输出不同电压，充电完成报警引脚以及充电断开控制引脚均用单片机来进行控制，并显示充电状态和充电进度。 关键字：充电宝终端报警控制 Abstract: Now, the big screen intelligent mobile phone, tablet computer, notebook computer, digital camera, functional diversification and the use is more frequency.The terminal equipment using peak when the tourist season. With the frequent use of power brought is not enough, the charging mobile being produced.Although mobile phone is different because of the brand, model , but currently mainly multifunctional charging Po, are equipped with a standard USB output on the market, can basically meet the current market common mobile equipment such as mobile phone, MP3, MP4, Bluetooth headsets, digital cameras and other digital products. This paper will design a Intelligent charging Po based on Single chip microcomputer MSP430 and charging chip MAX1898 .First MAX1898 charging the lithium battery , then access to boost circuit and battery protection circuit.Through the switch terminal output different voltage. Charging complete alarm pin and charging disconnect control pins are regulated by single-chip microcomputer ,and display the state of charge and charging schedule. Key word:charge pal terminal alarming control 目录 第一章绪论
摘要：本文介绍美国TI 公司生产的先进锂电池充电管理芯片BQ2057，利用BQ2057系列芯片及简单外围电路可设计低成本的单/双节锂电池充电器，非常适用于便携式电子仪器的紧凑设计。本文将在介绍BQ2057芯片的特点、功能的基础上，给出典型充电电路的设计方法及应用该充电芯片设计便携式仪器的体会。 关键词：锂电池 充电器 BQ2057 1 引言 BQ2057系列是美国TI 公司生产的先进锂电池充电管理芯片，BQ2057系列芯片适合单节(4.1V 或4.2V)或双节(8.2V 或8.4V)锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Pol)电池的充电需要，同时根据不同的应用提供了MSOP 、TSSOP 和SOIC 的可选封装形式，利用该芯片设计的充电器外围电路及其简单，非常适合便携式电子产品的紧凑设计需要。BQ2057可以动态补偿锂电池组的内阻以减少充电时间，带有可选的电池温度监测，利用电池组温度传感器连续检测电池温度，当电池温度超出设定范围时BQ2057关闭对电池充电。内部集成的恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流，充电状态识别可由输出的LED 指示灯或与主控器接口实现，具有自动重新充电、最小电流终止充电、低功耗睡眠等特性。 2.功能及特性 2.1 器件封装及型号选择 BQ2057系列充电芯片为满足设计需要，提供了多种可选封装及型号，其封装形式如图2－1所示，有MSOP 、TSSOP 和SOIC 三种封装形式。其型号如表2－1所示，有BQ2057、BQ2057C 、BQ2057T 和BQ2057W 四种信号，分别适合4.1V 、4.2V 、8.2V 和8.4V 的充电需要。 BQ2057的引脚功能描述如下： VCC (引脚1):工作电源输入； TS (引脚2):温度感测输入，用于检测电池组的温度； STA T(引脚3):充电状态输出，包括:充电中、充电完成和温度故障三个状态； VSS (引脚4):工作电源地输入； CC (引脚5):充电控制输出； COMP(引脚6):充电速率补偿输入； SNS (引脚7):充电电流感测输入； BAT (引脚8):锂电池电压输入； 2.2 充电状态流程 BQ2057的充电状态流程如图2－3所示，其充电曲线如图2－2所示，BQ2057的充电分为三个阶段：预充状态、恒流充电和恒压充电阶段。 元件型号 充电电压 BQ2057 4.1V BQ2057C 4.2V BQ2057T 8.2V BQ2057W 8.4V
前言 随着越来越多的手持式电器的出现，对高性能、小尺寸、重量轻的电池充电器的需求也越来越大。电池技术的持续进步也要求更复杂的充电算法以实现快速、安全的充电。因此需要对充电过程进行更精确的监控，以缩短充电时间、达到最大的电池容量，并防止电池损坏。AVR 已经在竞争中领先了一步，被证明是下一代充电器的完美控制芯片。Atmel AVR 微处理器是当前市场上能够以单片方式提供Flash、EEPROM 和10 位ADC的最高效的8 位RISC 微处理器。由于程序存储器为Flash，因此可以不用象MASK ROM一样，有几个软件版本就库存几种型号。Flash 可以在发货之前再进行编程，或是在PCB贴装之后再通过ISP 进行编程，从而允许在最后一分钟进行软件更新。EEPROM 可用于保存标定系数和电池特性参数，如保存充电记录以提高实际使用的电池容量。10位A/D 转换器可以提供足够的测量精度，使得充好后的容量更接近其最大容量。而其他方案为了达到此目的，可能需要外部的ADC，不但占用PCB 空间，也提高了系统成本。AVR 是目前唯一的针对像“C”这样的高级语言而设计的8 位微处理器。C 代码似的设计很容易进行调整以适合当前和未来的电池，而本次智能型充电器显示程序的编写则就是用C语言写的。
第一章概述 第一节绪论 1.1.1课题背景 如今，随着越来越多的手持式电器的出现，对高性能、小尺寸、重量轻的电池充电器的需求也越来越大。电池技术的持续进步也要求更复杂的充电算法以实现快速、安全的充电。因此需要对充电过程进行更精确的监控，以缩短充电时间、达到最大的电池容量，并防止电池损坏。与此同时，对充电电池的性能和工作寿命的要求也不断地提高。从20世纪60年代的商用镍镉和密封铅酸电池到近几年的镍氢和锂离子技术，可充电电池容量和性能得到了飞速的发展。目前各种电器使用的充电电池主要有镍镉电池（NiCd）、镍氢电池（NiMH）、锂电池（Li-Ion）和密封铅酸电池（SLA）四种类型。 电池充电是通过逆向化学反应将能量存储到化学系统里实现的。由于使用的化学物质的不同，电池有自己的特性。设计充电器时要仔细了解这些特性以防止过度充电而损坏电。 目前，市场上卖得最多的是旅行充电器，但是严格从充电电路上分析，只有很少部分充电器才能真正意义上被称为智能充电器，随着越来越多的手持式电器的出现，对高性能、小尺寸、轻重量的电池充电器的需求也越来越大。电池技术的持续进步也要求更复杂的充电算法以实现快速、安全地充电，因此，需要对充电过程进行更精确地监控(例如对充、放电电流、充电电压、温度等的监控)，以缩短充电时间，达到最大的电池容量，并防止电池损坏。因此，智能型充电电路通常包括了恒流／恒压控制环路、电池电压监测电路、电池温度检测电路、外部显示电路(LED或LCD显示)等基本单元。其框图如下：
IEC62133 ed.2
目录 绝缘和布线测试 (2) 振动测试 (3) 高温环境模型外壳压力测试 (4) 温度循环测试 (5) 外部短路测试: (20?C ±5oC) (6) 外部短路测试: (55°C ± 5?C) (7) 自由跌落 (8) 机械冲击（冲击危害） (9) 热滥用测试 (10) 电芯挤压测试 (11) 低压测试: (12) 强制放电测试: (13) 恒压持续充电 (电芯) (14) 外部短路 (电芯) (15) 外部短路 (电池) (16) 电池的过充测试 (17) 电芯的强制内部短路测试 (18)
绝缘和布线测试 测试方法 有金属裸露表面且金属面不带电的电池，在绝缘阻抗测试仪输出500Vdc电压情况下，测量电池金属表面与正极端子间的绝缘阻抗，测量需持续一定时间，绝缘电阻测试电压典型作用时间为60秒。 测试结果 要求金属外壳电池和正极端子间绝缘电阻不大于等于5 M 。
振动测试 测试方法 样品做简单的谐振运动，振幅为0.76mm，最大位移1.52mm。频率以1Hz/min的速度在10Hz和55Hz之间变化。在每个震动方向上频率从10Hz到55Hz，然后从 55Hz返回10Hz，往返时间在90 5分钟内。测试完成1小时后检查电芯。 测试结果 要求样品没有泄露、起火、爆炸的迹象。
高温环境模型外壳压力测试 测试方法 完全充满电电池放在空气对流的烤炉中，烤炉温度为70?C ± 2?C。电池在烤炉中保持7小时，之后小心移出，恢复到室温(20?C ± 5?C)后检查。 测试结果 要求样品外壳没有变形或使内部组件暴露的物理弯曲。
48V 铅酸储电池充电器设计方案 第一章 总体设计方案 1 系统设计 根据课题的要求，系统采用开关电源，通过脉冲电流的方式来实现充电的目的。由市电送来的220V 交流电经变压器降压、桥式整流、可控硅调频后送给蓄电池进行充电。 2 方案策略 用单结晶体管触发电路实现触发信号频率的调制方案。蓄电池充电时，先通过变压器将220V 市电降压为56V 交流电，然后通过桥式整流得到全波直流电、最后通过可控硅调频后的脉冲电流为蓄电池供电。脉冲电流的频率主要取决于单节晶体管触发电路发出的触发信号的频率，通过调节RC 电路的R 值，使电容器的充电时间发生改变，单节晶体管的关断时间发生改变，从而改变了输出触发信号的占空比，这个触发信号送给可控硅，从而便调节可控硅在一个周期内关断和导通的时间，从而实现控制可控硅输出脉冲电流大小。这种方法技术简单、成熟、有多年的实用经验、所需的元器件少、成本低，安全可靠，适应市电输入范围宽都是其主要的优点。如下图1.1方框图
图1.1 总体方框图 第二章 蓄电池的选择 蓄电池是电瓶式扫地车上主要能源装置，其作用包括:向驱动系统、滚扫系统和仪表供电。 1 蓄电池的种类、特点 蓄电池的种类一般可分为铅酸电池、铅酸免维护电池及镍镉电池等，它们各自的特点如下: 铅酸电池:也称为汽车用电池(需加水维护)，充放电时会产生氢气，安置地点必须设置在通风处以免造成危险;电解液呈酸性，会腐蚀金属;价格低廉。 铅酸免维护电池:密封式充电不会产生任何有害气体，摆设容易，不需考虑安置地点通风问题，免保养，免维护;放电率高，特性稳定，价格较高。 镍镉电池:用于特殊场合及特殊设备上，水为介质，充放电不会产生.有害气体;失水率低，但需要固定时间加水及保养;放电特性最佳;可放置于任何恶劣环境。 2 蓄电池的选择 电机是电瓶式扫地车主要消耗源，其次是继电器和仪表车，根据驱动组和电器控制组提供的资料，电机总功率为1600W ，额定电压为48V;继电器和仪表总功率为5W,额定电压为48V 。所以蓄电池需提供的工作电流为 8004040518.548P I A U +++=== 式中P ——电机功率； U ——电瓶电压。 选60AH 的电瓶,则可续行3.3小时。这是电瓶式扫地车用最高速行驶时的情况，如果降低车速续行时间有望达到或超过5小时。 综上所述，本设计选择48V 60AH 的铅酸免维护电池，如图2.1所示：
基于AVR的锂电池智能充电器的设计与实现 1 引言 锂电池闲其比能量高、自放电小等优点，成为便携式电子设备的理想电源。近年来，随着笔记本电脑、PDA，无绳电话等大功耗大容量便携式电子产品的普及，其对电源系统的要求也日益提高。为此，研发性能稳定、安全可靠、高效经济的锂电池充电器显得尤为重要。 本文在综合考虑电池安全充电的成本、设计散率及重要性的基础上，设计了一种基于ATtiny261单片机PWM控制的单片开关电源式锂电池充电器，有效地克服了一般充电器过充电、充电不足、效率低的缺点，实现了对锂电池组的智能充电，达到了预期效果。该方案设计灵活，可满足多种型号的锂电池充电需求，且ATtiny261集成化的闪存使其便于软件调试与升级。 2 锂电池充电特性 锂电池充电需要控制它的充电电压，限制其充电电流。锂电池通常都采用三段充电法，即预充电、恒流宽电和恒压充电。锂电池的充电电流通常应限制在1C(C为锂电池的容量)一下，单体充电电压一般为4．2V，否则可能由于电聪过高会造成键电池永久性损坏。 预充电主要是完成对过放的锂电池进行修复，若电池电压低于3V，则必须进行预充电，否刚可省略该阶段。这也是最普遍的情况。在恒流阶段，充电器先给电池提供大的恒定电流，同时电池电压上升，当魄池电压达到饱和电压对，则转入憾压充电，充电电压波动应控制在50mV以内，同时充电电流降低，当电流逐渐减小到规定的值时，可结束充电过程。电池的大部分电能在惯流及恒压阶段从充电器流入电池。曲上可知，充电器实际上是一个精密电源，其电流电压都被限制在所要求的范围之内。 3 硬件电路设计 该系统在电路设计上主要由单片开关电源、控制电路及保护电路三部分组成。 3．1单片开关电源 单片开关电源负责将电能转化为电池充电所需要的形式，构成了充电器的主要功率转换方式。与传统线性充电器大损耗、低效率的缺点相比，由美国Power Integrations公司的TNY268P构成的单片开关电源，其输入电压范围宽(85265VAC)、体积小、重量轻、效率高，其有调压、限流、过热保护等功能，特别适合于构成充电电源。其原理图如图1所示。 图1单片开关电源 该电源采用配稳压管的光藕反馈电路实现15V的低压直流输出，当输出电压发生变化时，通过线性光藕PC817的发光管的电流发生相应的变化，使得TNY268P的EN脚流出电流也发生变化，从而控制其片内功率MOSFET的断、通、调节输出电压，使输压电压稳定。具体反馈原理分析详见后文脉宽调制(PWM)的控制。 在电路结构上，线性光藕PC817，不但可以起到反馈作用还可起到隔离作用。由PNP管Q2和电阻R9、R1O及R12组成的限流电路，则从源头上防止了过电流的问题。由C6及R11构成的缓启电路，则有效抑止了电源上电瞬间的产生的电压尖峰。而二极管D9则防止了电池组的反向放电。此外，对整个充电系统而言，当因意外情况系统失控时，开关电源所提供的15V直流低压也在某种程度上起到了限制其最高电压的作用。
题目1—直流/直流升压电路分析与设计 电动汽车蓄电池充电器设计 一、技术指标 输入电压：12-24V，输出电压42V，输出电压纹波<200mV，负载电阻10Ω，开关频率50kHz。 二、设计要求 1). 选择主电路的类型和相应的功率器件，并对功率器件进行设计； 2). 设计电压单闭环反馈补偿器； 3). 给出输出电压的仿真结果来验证你的设计： a)电阻由10Ω跳变到5Ω； b)输入电压由12V跳变到24V。 三、设计方案分析 3.1、DC-DC升压变换器的工作原理 DC-DC功率变换器的种类很多。按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。非隔离型的DC-DC变换器又可分为降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的DC-DC变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC变换器的工作原理。 图1（a）是升压式DC-DC变换器的主电路，它主要由功率开关管VT、储能电感L、滤波电容C和续流二极管VD组成。电路的工作原理是，当控制信号Vi为高电平时，开关管VT导通，能量从输入电源流入，储存于
电感L 中，由于VT 导通时其饱和压降很小，所以二极管D 反偏而截止，此时存储在滤波电容C 中的能量释放给负载。当控制信号Vi 为低电平时，开关管VT 截止，由于电感L 中的电流不能突变，它所产生的感应电势将阻止电流的减小，感应电势的极性是左负右正，使二极管D 导通，此时存储在电感L 中的能量经二极管D 对滤波电容C 充电，同时提供给负载。电路各点的工作波形如图1（b ）。 图1DC-DC 升压式变换器电路及工作波形 3.2、DC-DC 升压变换器输入、输出电压的关系 假定储能电感L 充电回路的电阻很小，即时间常数很大，当开关管VT 导通时，忽略管子的导通压降，通过电感L 的电流近似是线性增加的。即：t L U I i I ?+=LV L ，其中ILV 是流过储能电感电流的最小值。在开关管VT 导通结束时，流过电感L 的电流为： ON LV LP T L U I I I ?+=，iL 的增量为ON I T L U ?。在开关管VT 关断时，续流二极管D 导通，储能电感L 两端的电压为dt di L U U u L I L =-=0，所以流过储能电感L 的电流为：t L U U I i I LP L ?--=0，当开关管VT 截止结束时，流过电感L 的电流为OFF I LP LV L T L U U I I i ?--==0， iL 的减少量为OFF I T L U U ?-0。在电路进入稳态后，储能电感L 中的电流在开关管导通期间的增量应等于在开关管截止期间的减量，即 OFF I ON I T L U U T L U ?-=?0，所以：I I ON I OFF U q U T T T U T T U ?-=?-=?=110，其中
锂电池充电器测试标准 目录 1范围----------------------------------------------------------------------------3 2参考标准-----------------------------------------------------------------------3 3技术要求-----------------------------------------------------------------------------------3 3.1使用环境-----------------------------------------------------------------------------------3 3.2外观要求-----------------------------------------------------------------------------------3 3.3供电方式-----------------------------------------------------------------------------------3 3.4充电方式-----------------------------------------------------------------------------------4 3.5绝缘强度 -----------------------------------------------------------------------------------4 3.6温升----------------------------------------------------------------------------------------.4 3.7保护功能 ----------------------------------------------------------------------------------.4 3.8指示功能
WM-S2425C系列智能型充电器使用说明书 一：功能简介 WM-2460C 系列充电器是目前一款比较先进的智能型蓄电池充电器，它一改传统充电器的充电模式。自行研发的蓄电池充电管理功能，具有优化的充放电曲线。充电时、只要接好蓄电池和充电器插件，开通电源，本机可自动检测待充蓄电池现存电量和环境温度，根据待充蓄电池不同的放电量和实时的环境温度进行充电，蓄电池充足后自动关闭充电系统。 二：应用范围 本系列充电器广泛应用于剪叉式升降平台、电瓶车、电动叉车、电动汽车、电动摩托车、电动洗地车、电动船、电动观光车、电动巡逻车、电动高尔夫球车、电动牵引车、电动残疾车、电动代步车、电动医疗设备、电动搬运车等各类电动车的铅酸免维护蓄电池、铅酸加水蓄电池、铅酸胶体蓄电池循环充电。 三：技术参数 1 ；输入电压AC185V-265V 47Hz-~63Hz 2: 最大功耗0.75KW 3: 输出电压出厂时内部软件设定（28.8V在线式） 4 输出电流25A ； 5: 充电时间蓄电池放电80%时，全程充电6-11小时 6 体积344 X177 X81(L X W XH) ；
7: 重量 3.6Kg 8: EMC EMI LVD符合欧洲CE标准 9:环境温度-40 C to +55 C 10:湿度< 95% 11:安全等级1(IEC364-4-41) 12 :防护等级IP65 1、使用和安装充电器之前请仔细阅读说明书。 2、机内有相当于电网量的同等电压，非专业人员不得带电拆机 3、充电电器应该安装在一个干燥、清洁的环境中，以防潮湿和尘污； 4、充电器只能与相对应容量的电池充电，否则会产生危险或重大事故
11.1V锂电池充电器设计 【摘要】本文介绍了锂电池充电的控制方法，讨论了充电器的电路结构和软件设计思想。该设计以ATmega8作为控制核心，对充电过程进行全面管理，通过对充电电流、电压的自动检测与调整，完成对不同充电阶段的精确控制及充满后的自动停充，实现了智能化充电。 【关键词】锂电池充电器；ATmega8；脉宽调制 1.引言 11.1V锂电池常用于涵道机、固定翼、直升机等航模中，具有放电稳定，工作温度宽；允许较大的充电电流、充电速度快，仅需1～2个小时就可以充满；无记忆效应；自放电率低，储存寿命长；能量高、储存能量密度大；输出电压高（单节锂电池的额定电压一般为3.6V，而单节镍氢和镍镉电池的电压只有1.2V）等优点。但锂电池在使用过程中也存在娇气的一面。在对锂电池进行充电时要防止过度充电，如果充电电压高于规定电压或充电电流大于规定电流，就会损坏锂电池或者使之报废。在过充电的情况下，能量过剩锂电池温度上升，电解液将分解产生气体，使之内压上升而导致自燃或破裂的危险。通常单节锂电池的终止充电电压为4.2V，精度控制在±1%之内，充电电流不大于1C（C代表充放电速率，1C代表电池正好在1小时内，充满电或放完电所要求的速率）。锂电池在使用时也要防止过度放电，过度放电会导致电池特性及耐久性变差，可充电次数降低。通常要求放电电流不大于2C，终止放电电压控制在2.4～2.7V左右。 2.锂电池的充电方法 锂电池在充电过程中需要控制它的充电电压和充电电流并精确测量电池电压，根据锂电池电压将充电过程分为四个阶段。每个阶段的需要用不同的电压和电流进行充电，下面以单节锂电池为例分别说明每个阶段的状态。阶段一为预充电，先用0.1C的小电流对锂电池进行预充电，当电池电压≥2.5V时转到下一阶段。阶段二为恒流充电，用1C的恒定电流对锂电池快速充电，点电池电压≥4.2V 时转到下一阶段。阶段三为恒压充电，逐渐减小充电电流，保证电池电压恒定=4.2V，当充电电流≤0.1C时转到下一阶段。阶段四为涓流充电，恒压充电结束后，电池已经基本充满，为了维持电池电压，可以用0.1C甚至更小的电流对电池进行补充充电，到此锂电池充电过程结束。 3.充电器的硬件电路设计 本系统主要有微控制器、电压检测电路、电流检测电路、电池状态指示电路和充电控制电路组成，电路原理图如图1所示。 3.1 主控芯片