可编程智能充电器设计与实现
目录
一、系统总体方案设计-------------------2
二、硬件模块方案设计论证---------------3
三、理论分析与设计---------------------6
四、程序设计---------------------------7
五、总结-------------------------------8
六、参考文献---------------------------9
摘要：本系统是基于STC12C5A60S2单片机为控制核心，利用单片机内部 PWM脉宽调制产生可用软件控制的充电电源。整个系统控制的过程中，首先检测电池加入电路后，电池进入充电过程，充电过程分为预
充电过程（涓流充电），恒流充电过程（大电流充电），恒压充电过程
三个过程，其中预充电过程三分钟自动跳入下一过程及恒流充电过
程，当达到系统设定的电压阀值系统自动进入恒压充电过程，由于电
池自身性能因素，当电池两端电压稳定后其电流会慢慢减小，当电流
小到一定值时通过单片机判断充电已完成关断充电电压停止充电。整
个系统具体由恒压电路、恒流电路、电压/电流采集电路、单片机控
制电路（包括单片机内部A/D采集电路）、及数码管/LED显示电路。关键词：STC12C5A60S2单片机，LED显示，恒压、恒流电路，电流采集电路
1、系统方案总体设计
1.1系统组成部分
整个系统具体由恒压电路、恒流电路、电压/电流采集电路、单片机控制电路（包括单片机内部A/D采集电路）、及数码管/LED显示电路。电流采集部分通过用LM324运放搭建的减法器电路，以有效、正常放大差模信号，合理抑致共模信号，采集采样电阻两端的电势差，进而得到电路电流值。恒压电路和恒流部分（电路中的电流以小阻值的采样电阻的电压形式使用）都采用低速低功率高增益的集成四运放LM324构成简单的比较器电路和反馈回路，以实时监控充电电压和反馈电压值来实现相对恒压效应，同时此处反馈回路具有良好的抗共模干扰能力。恒压恒流部分通过二极管IN4148 单向导通特性，进行耦合，实现电路的整体完善控制。如下框图：
1.2系统方案的实施
系统上电开始，通过按键设置充电电压及恒流充电时的电流值（初始化时没有通过按键设置，系统将默认设置我们认为的最佳值）。初始值设置后，系统将检测是否有电池加入电路，主要通过电压采集口电压值来检测，没有检测到电池红LED灯亮。当有检测到电池后，蓝色LED灯亮，说明系统开始给电池充电，先给电池小电流110mA充电三分钟，即涓流充电过程持续三分钟，然后系统自动进入恒流充电过程，大电流快速充电，其中大电流值可以通过按键设置，当检测到电池电压达到一定值后，自动转入恒压充电模式，当电池两端的电压恒定时其电流会慢慢减小，如果检测到电流值小于10mA时系统会将充电电压关断。此时我们可以认为电池充电完成，停止充电。整个过程中两个四位数码管分别显示检测电流值，电压值。
2、硬件模块方案设计论证
2.1 MCU按键、显示电路方案
选择共阳数码管显示部分通过两片74HC595和单片机连通进行控制，两个 LED直接加到单片机P2.3，P2.2上显示电池充电与否，采用共阳连接，按键同样直接加在两个单片机I/O口上。12单片机P1口的特殊功能，其中P1.3， P1.4是PWM脉宽调节输出口，分别输入系统所需控制电压、控制电流的信号， P1.0、P1.1两口采集电池两端充电电流和电压，并在数码管上显示。
单片机部分仿真图
2.2 PWM电压转换模块及调理（调节）方案
本系统中的DAC转换电路模块由STC12C5A60S2单片机自带的两路脉冲宽度调制PWM输出进行相应阻容滤波之后得到想要的直流有效电压值，在将此两路有效电压值输入、匹配至模拟功能电路之前还需加一中间缓冲跟随器电路进行阻抗的变换。其中PWM0为提供充电电路恒定电压参考值，PWM1为提供充电电路恒流（限流）充电参考值。两路PWM，一路PWM调节充电电压；另一路PWM则控制着电流，其是稳定不动的，通过与充电电流实时进行准确比较，以充分实现恒流充电模式，当然在此设计中，绝对恒流是相对而言很难实现的，在控制充电电流范围内有些许小的电流波动还是本系统所能许可的。就此DAC转换方案，相关的
电路原理图如下所示。
2.3 ADC 转换模块及调理（调节）方案
系统中的ADC采样电路模块同上也是借助STC12C5A60S2单片机自带的8路10位高速AD转换器，其处理速度可达250KHZ(25万次/秒)。8路电压输入型A/D，可以做相关温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。其上电复位后P1口为弱上拉型I/O口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换，不需要作为A/D转换使用的口可以继续做为I/O口使用。STC12C5A60S2系列单片机的ADC是逐次比较型ADC。逐次比较型ADC由一个比较器和D/A转换器构成，通过逐次逻辑，从最高位（MSB）开始，顺序地对每一输入电压与内置D/A转换器输出进行比较，经过多次比较，使转换所得的数字量逐次逼近输入模拟量对应值。逐次比较型ADC转换器具有速度高、功耗低等优点。
此电路系统中仅占用其中二路ADC转换；其中一路ADC采样充电电压值，由模拟充电功能电路输出直流电压值，在其端口再接一中间缓冲电压跟随器电路以进行阻抗变换后将其输入给MCU信号调理电路，并通过显示系统实时进行显示和监测；另外一路ADC采样充电电压转电流值，在此采样电路中，优先选用由运放组合而成的减法器电路，将其加至取样电阻两端实时同步采样电压，经运算、变换后便可得出充电电流值的大小。同时，减法器采样电路的巧妙设计也起到正常、有效放大差模信号，合理准确抑制共模信号的作用。依据以上ADC转换方案，其设计电路原理图如下所示。
2.4 恒压、恒流模块及两者耦合电路模块
2.4a恒压模块
本系统上电初始时刻，由外部提供低直流10V电压来为充电系统模拟部分供电，后经功率复合管电路以放大系统电流，提高其带负载的能力。而后又进一步通过电阻分压，反馈一电压值连至电压反馈的运放的反相端，而与之同步进行的由MCU产生的PWM0进行阻容滤波后输出可调的低直流电压值，并接至于电压反馈的运放同相端；二者恰到好处的组合成由运放构成的简单比较器电路模块，使得输出受控于同相端与反相端电压值大小的比较，以此来实现充电过程中恒压电压充电的要求。当运放同相端的电压值大于运放反相端的电压值时，运放输出端一接近于运放供电正电压值；反之，运放输出端一接近于运放供电负电压值。具体恒压电路设计调理原理图如下所示。
2.4b 恒流模块
充电过程中，通过减法器实时采样充电电流，而后以电压的形式反馈至电流反馈的运放的反相端,通过与由MCU产生的PWM1进行阻容滤波后输出可调的低直流电压门限值进行精准比较，以充分实现由限流而导入的恒流充电。当其充电电流反馈电压值大于限流门限电压值时，借助此处
IN4148二极管单向导通特性来实时动态调整充电电压，同步均衡和限制充电电流的增加已达到限流、恒流的目的。从而，便可确保“恒流”、“恒压”充电模式的顺利进行。
2.5 模拟部分整体电路图
3理论分析与设计
3.1参数要求
MCU通过两路PWM脉宽调节（一路控制系统电压，一路控制系统电流）经电阻，电容滤除相应纹波输出直流电压输入系统，通过NPN型三极管9013，和NPN型大功率复合管TIP122将系统电流放大，大大增强带负载能力。电压调节部分为MCU一路电压输入后经过运放电路构成的并联负反馈电路变为输入可调，其中反馈电阻和输入阻抗视输出电压范围而定。电流调节部分由减法电路，采样电阻，与电压调节部分耦合电路（通过在两个运放的输出端接上单向导通的二极管IN4148耦合）。MCU输入控制的两路电压，分别加入电压调接部分、电流调节部分，整体调节整个系统。
3.2 参数监控
MCU通过自身AD采集电池电压和充电电流，实时监控电压电流值，当最大电流过大时，可以通过按键将其电流降低，防止电池充电电流过大损坏电池，同时检测到电流小到一定值时，系统自动关断后，显示电流的数码管显示为0。通过LED灯与数码管反馈显示电路运行的状态具有良好的人机交互界面，读取信息效果较为明显。
3.3 系统稳定性，完全性分析
系统通过12单片机智能控制，程序设置了充电电压阀值，电池不会过电压充电，同时电流也是经过12单片机智能控制，先设置小电流充电，很多电池长期不用或过放后一开始就大电流充电会影响电池的寿命
智能控制三分钟后才开始大电流，当电池电压达到阀值电流自动慢慢减小，当电流小于10mA关断充电电压。模拟电路中加入多种反馈，基本具有自动调节功能，系统在实验室的环境下能很正常的运行。
4软件设计
4.1程序结构框图
5 总结
学习上：通过此次可编程智能充电器的制作，我们熟悉的掌握了运用12C5A60S2单片机实现AD数据采集及PWM脉宽调节输出电压信号，在模拟电路部分实现了恒压电路与恒流电路相结合，理解了恒压恒流的工作原理，以及反馈电路的作用，不过很大程度的不足就是我们只会读懂原理图，具体元件参数的设计在很大程度我们还只是凭着感觉一个个慢慢调试，直到达到我们认为理想的效果。感觉模拟电路设计部分还存在很大问题。
团队合作上：一个团队要想合作做出一个很好的作品，队员的配合很重要。在此次可编程智能充电器的制作中，我们团队有好的一面也有不好的一面，在某些问题上出现分歧，太容易出现情绪高涨的时候，这个是一个团队
能否很好的完成一部作品的关键因素，我希望我们以后会改掉，还有就是一定要注意说话的语气，这个对团队的合作也有影响。不过总体上我们团队在此次合作上比较愉快，也较好的完成了作品。
附录：参考文献
[1]:彭琦著模拟电路分析基础[M] 湖北科学技术出版社，2011
[2]:康华光著电子技术——模拟部分（第五版）[M] 高等教育出版社，2005
[3]:STC12C5A60S2系列单片机器件手册
基于单片机的智能充电器设计毕业 论文 目录 1 绪论 (1) 1.1课题研究的背景、目的及意义 (1) 1.2国外研究现状 (2) 1.2.1国外研究现状 (2) 1.2.2国研究现状 (2) 1.3研究容与章节安排 (5) 2 方案比较和选择 (6) 2.1总体设计框图 (6) 2.2电源模块 (7) 2.2.1电源方案的选择 (7) 2.3充电方法 (8) 2.3.1锂电池的充电特性 (8) 2.3.2充电方案的选择 (9) 2.4 SOC估算方法 (10) 2.4.1 SOC估算方法的选择 (10) 2.5通信方式 (11)
2.5.1 通信方式的选择 (11) 2.6本章小结 (12) 3 硬件设计与实现 (13) 3.1单片机电路 (13) 3.2充电电源电路 (16) 3.2.1变压电路 (16) 3.2.2整流、滤波电路 (17) 3.2.3 TL494脉宽调制电路 (17) 3.2.4 DC-DC电路 (19) 3.3电压采集电路 (19)
3.4温度采集电路 (21) 3.5报警电路 (21) 3.6本章小结 (22) 4 软件设计与实现 (23) 4.1软件开发环境 (23) 4.1.1 Qt5.4集成开发环境 (23) 4.2单片机程序设计 (23) 4.2.1 整体设计逻辑概述 (23) 4.2.2 电压、温度数据采集 (24) 4.3上位机软件程序设计 (25) 4.3.1 整体设计概述 (25) 4.3.2 程序逻辑流程图 (25) 4.3.3 UI界面 (25) 4.4 上下位机的通信设计 (27) 4.4.1 通信协议概述 (27) 4.4.2 上下位机通信流程图 (27) 4.5 本章小结 (28) 5 调试与分析 (29) 5.1充电电路检测 (29) 5.2温度电路检测 (30) 5.3电压电路检测 (31) 5.4充电器运行检测 (32)
镍氢电池充电器电路图及原理分析 镍氢电池充电器原理图:由LM324组成，用TL431设置电压基准，用S8550作为调整管，把输入电压降压，对电池进电行充电，电路附图所示.其工作原理是: 1.基准电压Vref形成 外接电源经插座X、二极管VD1后由电容C1滤波。VD1起保护作用，防止外接电源极性反接时损坏TL431。R3、R4、R5和TL431组成基准电压Vref，根据图中参数Vref= 2.5×(100+820)／820=2.80(v)，这个数据主要是针对镍氢充电电池而设计(单节镍氢充电电池充满后电压约 为1.40V)。 2.大电流充电 (1)工作原理 接入电源，电源指示灯LED(VD2)点亮。装入电池(参考图片，实际上是用导线引出到电池盒，电池装在电池盒中)，当电池电压低于Vref时，IC1-1输出低电平，VT1导通，输出大电流给电池充电。此时，VT1处于放大状态-这是因为电池电压和-VD4压降的和约为3.2V(假设开始充 电时电池电压约为2.5V)，而经VD1后的电压大约5.OV，所以，VT1的发射极－集电极压差远大于0.2V，当充电电流为300mA时，VT1发热比较严重，所以最好用PT=625mW的S8550，或者适当增大基极电阻以减小充电电流(注：由于LM324低电平驱动能力较小，实测IC1-2，IC1-4输出低电平并不是0V，而是约为0.8V)。 (2)充电的指示 首先看IC1-3的工作情况：其同相端1O脚通过R13接Vref,R14接成正反馈，反相端9脚外接电容，并有一负反馈通路，所以，它实际上构成了滞回比较器。刚开始时C2上端没有电压，则IC1-3输出高电平。这个高电平有两个放电通路，一个通路是通过R14反馈到10脚，另一通路是经电阻R15对电容C2充电，当充电的电压高于10脚电压V+ 时，比较器翻转输出低电平；与此同时，由于R14的反馈作用，10脚电压立即下跳到V-，这时，电容C2通过电阻R15放电，当放电的电压小于10脚电压V-时，比较器再次翻转输出高电平，由于R14的反馈作用，10脚电压立即上跳到V+，此后电路一直重复上述过程，因此，IC1-3的输出为频率固定的方波信号。 其次看IC1-4的工作情况：电池电压经R2、R16分压，接IC1-4的12脚，因为R2< 前言 (4) 第一章充电器原理 (5) 1.1 蓄电池与充电技术 (5) 1.2 密封铅酸蓄电池的充电特性 (5) 1.3 充电器充电原理 (6) 1.3.1 蓄电池充电理论基础 (6) 1.3.2 充电器的工作原理 (8) 第二章总体设计方案 (10) 2.1 系统设计 (10) 2.2 方案策略 (10) 第三章硬件电路设计 (12) 3.1 电路总体设计 (12) 3.2 芯片介绍 (12) 3.2.1 LM358双运放 (12) 3.2.2 UC3842单管开关电源 (13) 3.2.3 EL817光耦合器 (14) 3.2.4 场效应管K1358 (15) 3.3 电动车充电器原理及各元件作用的概述 (16) 3.3.1 充电器原理图 (16) 图3.5 充电器原理图 (16) 3.3.2 各元器件作用概述 (16) 3.4 功能模块电路设计 (17) 3.4.1 第一路通电开始 (17) 3.4.2 第二路UC3842电路 (17) 3.4.3 第三路LM358（双运算放大器）电路 (18) 3.5 电动车充电器改进方案 (21) 3.5.1 增加充满电发声提示电路 (21) 3.5.2 加散热风扇 (22) 第四章总结与展望 (23) 致谢 (25) 电动车智能充电器设计及应用 中文摘要： 本设计介绍了充电器对蓄电池充电的一般原理，从阀控蓄电池内部氧循环的设计理念出发，研究各种充电方法对铅酸蓄电池寿命的影响。针对蓄电池充电过程中出现的种种问题，分析现有各种充电方法存在的问题，提出一种可对铅酸蓄电池实现四段式慢脉冲充电的智能充电器设计方案。控制开关电源的脉冲频率和占空比，从而调节充电电流和电压，实现对蓄电池的分级慢脉冲充电。这个方案不仅可实现快速充电，同时可以减少析气，消除硫化，进行均衡充电，从而大大地延长了铅酸蓄电池的使用寿命。 关键词：慢脉冲充电；蓄电池；充电器； Abstract: The design describes the charger to the battery charger of the general principles, from the internal oxygen cycle of valve-regulated battery design concepts starting to study a variety of charging methods for lead-acid battery life implications. For battery charging problems arising in the process, analysis of existing problems in a variety of charging methods, proposed a lead-acid batteries could achieve the Four-slow pulse charge of the intelligent charger design. Control the switching power supply pulse frequency and duty cycle, thus regulating charge current and voltage to achieve the classification of the battery charge with slow pulse. This program not only for fast charging, while reducing analysis of gas, to eliminate sulfide, a balanced charge, thus greatly extending the service life of lead-acid batteries. Key words: slow pulse charge; batteries; charger; 基于MAX1898的智能充电器设计 在人们日常工作和生活中，充电器的使用越来越广泛。从随身听到数码相机，从手机到笔记本电脑，几乎所有用到电池的电器设备都需要用到充电器。充电器为人们的外出旅行和出差办公提供了极大的方便。 单片机在电池充电器领域也有着广泛的应用，利用它的处理控制能力可以实现充电器的智能化。充电器各类繁多，但从严格意义上讲，只有单片机参与处理和控制的充电器才能称为智能充电器。 1 实例说明 随着手机在世界范围内的普及使用，手机电池充电器的使用也越来越广泛。 本章将通过一个典型实例介绍51单片机在实现手机电池充电器方面的应用。实例所实现的充电器是一种智能充电器，它在单片机的控制下，具有预充、充电保护、自动断电和充电完成报警提示功能。 实例的功能模块如下。 ●单片机模块：实现充电器的智能化控制，比如自动断电、充电完成报警提示等。 ●充电过程控制模块：采用专用的电池充电芯片实现对充电过程的控制。 ●充电电压提供模块：采用电压转换芯片将外部+12V 电压转换为需要的+5V电压， 该电压在送给充电控制模块之前还需经过一个光耦模块。 ●C51程序：单片机控制电池充电芯片实现充电过程的自动化，并根据充电的状态给 出有关的输出指示。 2 设计思路分析 要实现智能化充电器，需要从下面两个方面着手。 （1）充电的实现。它包括两部分：一是充电过程的控制；二是需要提供基本的充电电压。（2）智能化的实现。在充电器电路中引入单片机的控制。 2.1 为何需要实现充电器的智能化 充电器实现的方式不同会导致充电效果的不同。 由于充电器多采用大电流的快速充电法，在电池充满后如果不及时停止会使电池发烫，过度的充电会严重损害电池的寿命。一些低成本的充电器采用电压比较法，为了防止过充，一般充电到90%就停止大电流快充，而采用小电流涓流补充充电。 手机电池的使用寿命和单次使用时间与充电过程密切相关。锂电池是手机最为常用的一种电池，它具有较高的能量重量比、能量体积比、具有记忆效应，可重复充电多次，使用寿命较长，价格也越来越低。锂电池对于充电器的要求比较苛刻，需要保护电路。为了有效利用电池容量，需将锂电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度。另外，对于电压过低的电池需要进行预充，充电器最好带有热保护和时间保护，为电池提供附加保护。 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，修复由于使用不当造成的记忆效应，即容量下降（电池活性衰退）现象。设计比较科学的充电器往往采用专用充电控制芯片配合单片机控制的方法。专用的充电芯片具备业界公认较好的－△V 检测，可以检测出电池充电饱和时发出的电压变化信号，比较精确地结束充电工作，通过单片机对这些芯片的控制，可以实现充电过程的智能化，例如，在充电后增加及时关断电源、蜂鸣报警和液晶显示等功能。充电器的智能化可以缩短充电的时间，同时能够维护电池，延长电池使用寿命。 2.2 如何选择电池充电芯片 目前市场上存在大量的电池充电芯片，它们可直接用于进行充电器的设计。在选择具体的电池充电芯片时，需要参考以下标准。 ●电池类型：不同的电池（锂电池、镍氢电池、镍镉电池等）需选择不同的充电芯片。 ●电池数目：可充电池的数目。 ●电流值：充电电流的大小决定了充电时间。 ●充电方式：是快充、慢充还是可控充电过程。 本例要实现的是手机的单节锂离子电池充电器，要求充电快速且具有优良的电池保护能力，据此选择Maxim公司的MAX1898作为电池充电芯片。 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： 手机充电器电路设计 摘要：通过对课程的学习设计。了解手机充电器的工作原理及设计流程，确定相关参数和电路图。 关键字：隔离变压器频率绝缘电阻绝缘强度可燃性自由跌落湿热试验工作原理工作流程 1 前言（李洋） 1 电路设计思想 从手机锂离子二次电池的恒流／恒压充电控制出发，用220V 交流电通过配置的内置储能锂电池对手机锂离子电池充电。电路的具体工作流程如图1所示。 图1 工作流程图 2 电路设计方案 充电芯片选用美信半导体公司的锂电池充电芯片，这款充电芯片具 有很强的充电控制特性，可外接限流型充电电源和P沟道场效应管，能对单节锂电池进行安全有效的快充。其最大特点是在不使用电感的情况下仍能做到很低的功率耗散，且充电控制精度达0.75％；可以实现预充电；具有过压保护和温度保护功能，其浮充方式能够充至最大电池容量。当充电电源和电池在正常的工作温度范围内时，接通电源将启动一次充电过程。充电结束的条件是平均的脉冲充电电流达到快充电流的1％，或时间超出片上预置的充电时间。所选用的充电芯片能够自动检测充电电源，在没有电源时自动关断以减少电池的漏电。启动快充后打开外接的P型场效应管，当检测到电池电压达到设定的门限时进入脉冲充电方式，充电结束时，外接LED指示灯将会进行闪烁提示。 电路工作原理 内置储能电池的充电及其保护电路其中包括：LED显示、热敏电阻，电流反向保护。ADJ引脚通过10kΩ的电阻与内部1.4V的精密基准源相连接，当ADJ对地没有连接电阻时，电池充电电压阈值为缺省值：VBR ＝4.2V；当需要自行设置充电阈值时，可在ADJ引脚与GND间接一精度为1％的电阻RADJ，阻值由式(1)确定：RADJ＝10kΩ/(VBR/VBRC-1) (1) 由图3可知，充电阈值为4.1V，可得RADJ＝410k 做手机充电器电路设计，需先对其工作环境进行分析，了解其工作原理。 8-bit Microcontrollers Application Note Rev. 8080A-AVR-09/07 AVR458: Charging Lithium-Ion Batteries with ATAVRBC100 Features ? Fully Functional Design for Charging Lithium-Ion Batteries ? High Accuracy Measurement with 10-bit A/D Converter ? Modular “C” Source Code ? Easily Adjustable Battery and Charge Parameters ? Serial Interface for Communication with External Master ? One-wire Interface for Communication with Battery EEPROM ? Analogue Inputs for Reading Battery ID and Temperature ? Internal Temperature Sensor for Enhanced Thermal Management ? On-chip EEPROM for Storage of Battery and Run-Time Parameters 1 Introduction This application note is based on the ATAVRBC100 Battery Charger reference design (BC100) and focuses on how to use the reference design to charge Lithium-Ion (Li-Ion) batteries. The firmware is written entirely in C language (using IAR ? Systems Embedded Workbench) and is easy to port to other AVR ? microcontrollers. This application is based on the ATtiny861 microcontroller but it is possible to migrate the design to other AVR microcontrollers, such as pin-compatible devices ATtiny261 and ATtiny461. Low pin count devices such as ATtiny25/45/85 can also be used, but with reduced functionality. 万能充电器结构设计 手机充电器开发目录 一、方案定向 二、基本规格要求书的制作 三、ID 的确认 四、结构建模 1.资料的汇总 2.构思拆件 3.外观件的绘制 4.初步拆件 5.PCB 设计指引制作 6.拆件效果图的确认 五、结构设计 ㈠主体：面底壳 1.止口线的制作 2.螺丝柱的结构 3.主扣的分布 4.与透明盖装配位置的结构设计 5.接触片的避空槽的设计 6.与胶垫或海绵垫等装配位置的结构设计 https://www.doczj.com/doc/8914992174.html,B 的固定结构 8.连接片尾部的避空口设计 9.插头安装的设计 10.散热窗,贴主标的位置,支撑凸点的设计 11.PCBA板的固定结构 ㈡透明盖 1.接触片、连接片的固定结构 2.接触片接触头的避空口设计 3.与主体装配的常用结构 4.压紧电池的装置设计 ㈢充电器夹紧力产生装置的结构设计 ㈣其他零配件的设计。 六、结构手板的制作与验证 七、结构设计优化 八、结构评审 九、开模评审 十、开模期间的项目跟进 十一、报价资料的整理 十二、试模与改模 十三、试产 十四、量产 手机充电器简介 手机充电器主要按照使用的方式进行分类。手机充电器大致可以分为座式充电器、旅行充电器和车载充电器。 * 座式充电器。这类充电器一般多为慢充模式，充电时间较长，大约为4～5 小时。 * 旅行充电器。大多数手机标准配置中只有旅行充电器。旅行充电器和座式充电器对电池充电的效果是一样的。这类充 电器携带方便，对于经常出外旅行的人来说比较合适，它一般是快速充电方式，充电时间为2～3 小时，旅行充电器基本 都具有充满自停的功能，对手机不会有任何不良影响。 * 车载充电器。这类充电器可以方便用户在汽车上为手机充电。其原理是采用汽车点烟器的电流电压12－24V，经“车 手机充电器设计报告 题目：手机充电器设计 指导老师：翟永前 专业班级：电子信心工程专业12级 组别：第六组 组长：曹广振 团队成员：王沛、索彬、赵小芳、曹广振 院系名称：通信信号学院 智能充电器的设计 【摘要】 随着手机在世界范围内的普及，手机电池充电器的使用越来越广泛。充电器种类繁多，但从严格意义上讲，只有单片机参与处理和控制的充电器才能称为智能充电器。 该设计利用51单片机的处理控制能力实现充电器的智能化，在单片机的控制下，具有预充、充电保护、自动断电和充电完成报警提示功能。该设计包括了六个功能模块： ·单片机模块：实现充电器的智能控制，如自动断电，充电完成报警提示。·充电过程控制模块：采用专用的电池充电芯片实现对充电过程的控制。·光耦模块：控制通电和断电，在电池充满电后及时关断充电电源。 ·充电电压提供模块：将一般家用交流电压经过变压器、电压转换芯片等转换为5V直流电压。 ·电压测试模块：利用AD转换把充电电池两端的电压通过数码管显示出来。·C51程序：单片机控制电池充电芯片实现充电过程的自动化，并根据充电状态给出有关的指示。 【关键字】 单片机、电压转换、MAX1898、智能、充电器 【目录】 一、设计综述 (4) 二、基本方案 (4) 三、软硬件设计 (5) 四、软硬件仿真 (13) 五、测试 (13) 六、设计体会 (14) 一、设计综述 手机电池的使用寿命和单次使用时间预充电过程密切相关，锂电池是手机最为常用的一种电池，它具有较高的能量重量比、能量体积比，具有记忆效应，可重复充电多次，使用寿命较长，价格也越来越低。锂电池对于充电器的要求也比较苛刻，需要保护电路，为了有效利用电池容量，须将锂电池充点值最大电压，但是过压充电会导致电池损坏，这就要求较高的充电精度。 而大部分充电器多采用大电流的快速充电法,在电池充满后如果不及时停止会使电池发烫，过度的充电会严重损害电池的寿命。一些低成本的充电器采用电压比较法，为了防止过充，一般充电到90%就停止大电流快充，而采用小电流涓流补充充电，这样就使充电时间增长了。 一部好的充电器不但能在短时间内将电量充足，而且还可以对锂电池起到一定的维护作用，修复由于记忆造成的记忆效应，即电池容量下降现象。设计比较科学的充电器往往采用专用充电芯片配合单片机控制的方法。专用的充电芯片可以检测出电池充电饱和时发出的电压变化信号，比较精确的结束充电工作，通过单片机对这些芯片的控制，可以实现充电过程的智能化，以缩短充电时间，同时能够维护电池，延长电池使用寿命。 另外，比起一般充电器，智能充电器还增加了充电电压的显示，让我们能直观的看到电池的由预充、快充、满充充电阶段，从而加强对电池的维护。 二、基本方案 （一）方案分析 该设计采用逐个功能模块分析再组合的方法来实现方案。1、单片机模块 智能的实现利用单片机控制,经过分析，单片机芯片可以选择Atmel公司的AT89C52，来控制充满电时蜂鸣器报警声，以及通过中断控制光耦器件通电和断电。 2、充电过程控制模块 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 湖北轻工职业技术学院毕业设计(论文) 题目 USB充电器的设计 系部信息工程系 专业电子信息工程技术 毕业设计(论文)任务书 设计（论文）题目：USB充电器的设计 设计（论文）主要内容： 1.介绍USB充电器的背景。 2.总结充电器的概念和特性。 3.描述USB充电器设计方法。 4.实现电路。从硬件电路上来完成USB充电器的设计。 5.对设计做整体概述和分析。设计过程中遇到的问题及解决办法、课程设 计过程体会、创新点、新颖性、应用价值等。 要求完成的主要任务: 本课题要求完成的主要任务是设计USB充电器，实现对交流信号的转换，在交流信号波动时保证输出直流信号的稳定，并且要考虑到散热的问题。 指导教师签名：教研室主任签名： 湖北轻工职业技术学院 毕业设计(论文)开题报告 题目 USB充电器的设计 系部信息工程系 专业电子信息工程技术 班级 09电信班 姓名杨小莉 指导教师赵欣 2012年 3 月 13 日 一、选题的依据及意义 USB充电器在各个领域用途广泛，特别是在生活领域被广泛用于MP3、MP4、手机、相机等常见电器。USB充电器通常指的是一种将交流电转换为低压直流电的装置。充电器是采用电力电子半导体器件，将电压和频率固定不变的交流电变换为直流电的一种静止变流装置。在以蓄电池为工作电源或备用电源的用电场合，充电器具有广泛的应用前景。 二、国内外研究概况及发展趋势 在2006年12月14日为了统一手机充电器接口，信产部就颁布了《移动通信手持机充电器及接口技术要求和测试方法》。在接口方面参照了通用串行总线(USB)类型A系列接口规范，并将统一的连接接口设在充电器一侧。 专门找了几个例子，让大家看看。自己也一边学习。 分析一个电源，往往从输入开始着手。220V交流输入，一端经过一个4007半波整流，另一端经过一个10欧的电阻后，由10uF电容滤波。这个10欧的电阻用来做保护的，如果后面出现故障等导致过流，那么这个电阻将被烧断，从而避免引起更大的故障。右边的4007、4700pF电容、82KΩ电阻，构成一个高压吸收电路，当开关管13003关断时，负责吸收线圈上的感应电压，从而防止高压加到开关管13003上而导致击穿。13003为开关管(完整的名应该是MJE13003)，耐压400V，集电极最大电流1.5A，最大集电极功耗为14W，用来控制原边绕组与电源之间的通、断。当原边绕组不停的通断时，就会在开关变压器中形成变化的磁场，从而在次级绕组中产生感应电压。由于图中没有标明绕组的同名端，所以不能看出是正激式还是反激式。 不过，从这个电路的结构来看，可以推测出来，这个电源应该是反激式的。左端的510KΩ为启动电阻，给开关管提供启动用的基极电流。13003下方的10Ω电阻为电流取样电阻，电流经取样后变成电压(其值为10*I)，这电压经二极管4148后，加至三极管C945的基极上。当取样电压大约大于1.4V，即开关管电流大于0.14A时，三极管C945导通，从而将开关管13003的基极电压拉低，从而集电极电流减小，这样就限制了开关的电流，防止电流过大而烧毁(其实这是一个恒流结构，将开关管的最大电流限制在140mA左右)。 变压器左下方的绕组(取样绕组)的感应电压经整流二极管4148整流，22uF电容滤波后形成取样电压。为了分析方便，我们取三极管C945发射极一端为地。那么这取样电压就是负的(-4V左右)，并且输出电压越高时，采样电压越负。取样电压经过6.2V稳压二极管后，加至开关管13003的基极。前面说了，当输出电压越高时，那么取样电压就越负，当负到一定程度后，6.2V稳压二极管被击穿，从而将开关13003的基极电位拉低，这将导致开关管断开或者推迟开关的导通，从而控制了能量输入到变压器中，也就控制了输出电压的升高， 邮局订阅号：82-946120元/年技术创新 嵌入式与SOC 《PLC 技术应用200例》 您的论文得到两院院士关注 闫艳霞:讲师硕士 基金申请人:姜利英;基金资助项目名称:基于BNI 融合的传感器构筑及性能研究;基金颁发部门:国家自然科学基金委;基金编号:(61002007) 基于单片机的智能充电器硬件设计 Design of intelligent charger based on single-chip microcomputer (郑州轻工业学院)闫艳霞 姜利英姜素霞YAN Yan-xia JIANG Li-ying JIANG Su-xia 摘要:锂离子电池以其诸多优点成为应用最广泛的可充电电池,针对锂离子电池充电器的不足,设计了一种采用单片机控制的智能型充电控制器,系统硬件组成包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及光耦隔离电路,该智能充电器实现智能控制预充、快充、满充三个充电进程,判断充电终止状态,能够有效防止锂离子电池的欠充或过充,具有高效安全的充电控制、过压保护和过流保护功能。 关键词:锂离子电池;智能充电器;AT89C51;MAX1898中图分类号:TN248.4文献标识码:A Abstract:Lithiumion batteries have become the most widely used rechargeable batteries due to their many https://www.doczj.com/doc/8914992174.html,bined with the shortcomings of common chargers,I try to design a type of intelligent battery charger based on microcomputer.The hardware cir -cuits of the system include microcomputer circuit,charge control circuit,voltage transformation and the light pair isolating circuit..It can control both the three charging process which include previous charge,fast charge and full charge,and judge the charge termina -tion state smartly.It aslo can prevent less charged or overcharged of lithium battery effectively,it also has the functions of high secu -rity charge control,over-voltage protection and over-current protection. Keywords:Lithium battery;intelligent battery charger;AT89C51;MAX1898 文章编号:1008-0570(2012)10-0207-02 引言 电池技术的进步要求复杂的充电算法以实现快速、安全的充电,因此需对充电过程进行更精确的监控(如对充、放电电流、充电电压、温度等的监控)。同时,对充电电池的性能和工作寿命的要求也不断地提高。因为锂离子电池有较高的能量比,放电曲线平稳,自放电率低,循环寿命长,具有良好的充放电性能,可随 充随放、 快充深放,无记忆效应,不含镉、铅、汞等有害物质,对环境无污染,被称为绿色电池,所以锂离子电池得到迅速发展和广泛的应用。 锂离子电池智能充电控制器是指能根据用户的需要智能控制充电进程,并且在充电过程中能对被充电电池进行保护从而防止过电压和温度过高的一种智能化充电控制器,充电器为充电电池补充能源的静止变流装置,因此其性能的优劣直接关系到用电系统的安全性和可靠性指标。本文针对锂离子电池的特点,提出了一种新型的智能充电的设计方案。 1系统设计 1.1锂离子电池充电过程 将锂离子电池的电压曲线分为三段,如图1-1。 图1-1锂离子电池的充电特性 根据锂离子电池充电特性的三段性,充电控制时需采用分段控制的方式,:进入B —C 段之前,电池电量己基本用完,此时采用恒定的小电流充电。当进入B —C 段时,若采用恒流充电,电流过大会损坏电池,电流过小使充电时间过长,根据电压变化情况控制充电电流,使电池充电已满,若此时停止充电,电池会自放电。为防止自放电现象发生,采用浮充维护充电方式,用小电流 进行涓流充电。 充电过程中需不断检测电池两端电压,锂离子电池是以零增量检测为主,时间、温度和电压检测为辅的方式。系统在充电过程检测有无零增量(△V)出现,作为判断电池已充满的正常标准,同时判断充电时间、电池温度及端电压,是否已超过预先设定的保护值作为辅助检测手段。当电池电压超过检测门限时,系统会检测有无零增量出现,若出现零△V,则认为电池正常充满,进入浮充维护状态;在充电过程中,系统会一直判断充电时间、电池温度及端电压是否己到达或超过了充电保护条件。若其中一个条件满足,系统会终止现有充电方式,进入浮充维护状态。 1.3锂离子电池智能充电器功能模块 图1-2系统总体框图 锂离子电池对充电器要求较苛刻,需保护电路,为有效利用电池容量,需将锂离子电池充电至最大电压,但过压充电会造成电池损坏,这就要求较高的控制精度。另外,对于电压过低的电池需要进行预充,充电器最好带有热保护和时间保护,为电池提供附加保护。针对这些应用特点,设计了一种基于单片机 207-- 摘要 随着便携式电子设备的普及和充电电池的广泛应用，充电器的使用也越来越广泛，但其性能却跟不上电池的发展要求，其电路设计存在较大的缺陷。针对目前市售充电器的技术缺陷，本文应市场需求设计了一款智能镍氢电池充电器。本智能充电器具有检测镍氢电池的状态；自动切换电路组态以满足充电电池的充电需要；充电器短路保护功能；以恒压充电方式进入维护充电模式；充电状态显示的功能。本文充分考虑了国内外的设计方案，在设计中针对市场需求，在功能上进行了适当调整，以满足用户对高性价比的需要。功能适用、价格低廉、电路简化是本设计的重点。 关键词：维护充电、充电电池、智能充电 Abstract Along with the prevalence of the portable devices and cells used widely, chargers are implicated in more fields than before. But the performance of the chargers is far too behind the requirement of the developing cells. With the demerit of the available chargers, this paper designs an intelligent Ni-Mn cells charger. The features of the intelligent charger are depicted as follows, detecting the state of the recharge cells, automatically switching the module of the circuit to meet the demand of the cells, short protection for the charger, maintenance charge module with constant voltage and current, state showing. This paper considers designations from home and abroad fully and adjusts a few functions of the circuit to satisfy the user requirement of high performance-price ratio. The focus of this designation in this paper is proper function, low-cost, and simplified circuit. KeyWords:maintenance charge module、Rechargeable batteries、 intelligent charge 恒流恒压充电器的原理与设计 2009-09-22 09:26 随着高新电子技术的发展各类充电电子产品不断上升，为此云峰电子为朋友们提供些相关恒流充电器的制作与原理分析，请仔细阅读！详情咨询https://www.doczj.com/doc/8914992174.html, 第一类、lm317恒流源电路图 图１、图２分别是用７８××和ＬＭ３１７构成的恒流充电电路，两种电路构成形式一致。对于图１的电路，输出电流Ｉｏ＝Ｖｘｘ／Ｒ＋ＩQ，式中Ｖｘｘ是标称输出电压，ＩQ是从ＧＮＤ端流出的电流，通常ＩQ≤５ｍＡ。当ＶＩ、Ｖｘｘ及环境温度变化时，ＩＱ的变化较大，被充电电池电压变化也会引起ＩQ的变化。ＩQ是Ｉｏ的一部分，要流过电池，ＩQ的值与Ｉｏ相比不可忽略，因而这种电路的恒流效果比较差。对于图２的电路，输出电流Ｉｏ＝ＶREF／Ｒ＋ＩADJ，式中ＶREF是基准电压，为１．２５Ｖ，ＩADJ是从调整端ＡＤＪ流出的电流，通常ＩADJ≤５０μＡ。虽然ＩADJ也随ＶI及环境条件的变化而变化，且也是Ｉｏ的一部分，但由于ＩADJ仅为７８××的ＩQ的１％，与Ｉｏ相比，ＩQ可以忽略。可见ＬＭ３１７的恒流效果较好。 对可充电电池进行恒流充电，用三端稳压集成电路构成恒流充电电路具有元件易购、电路简单的特点。有些读者在设计电路时采用７８××稳压块，如《电子报》２００１年第２期第十一版刊登的《简单可靠的恒流充电器》及今年第６期第十版的《恒流充电器的改进》一文，均采用７８０５。７８××虽然可接成恒流电路，但恒流效果不如ＬＭ３１７，前者是固定输出稳压ＩＣ，后者是可调输出稳压ＩＣ，两种芯片的售价又相近，采用ＬＭ３１７才是更为合理的改进。 ＬＭ３１７采用Ｔ０－３金属气密封装的耗散功率为２０Ｗ，采用ＴＯ－２２０塑封结构的耗散功率为１５Ｗ，负载电流均可达１．５Ａ，使用时需配适当面积的散热器。由于ＬＭ３１７的ＶREF＝１．２５Ｖ，其最小压差为３Ｖ，因此输入电压ＶI达４．２５Ｖ就能正常工作。但应注意输出电流Ｉｏ调得较大时，输入电压ＶI的范围将减小，超出范围会进入安全保护区工作状态，使用时可从图３的安全工作区保护曲线上查明输入—输出压差（ＶI－Ｖｏ）的范围。 ７８××与ＬＭ３１７内部均有限流、过热保护功能，后者还有安全工作区保护功能。７８××不允许ＧＮＤ端悬空，否则器件极易损坏。ＬＭ３１７即使ＡＤＪ端悬空，各种保护功能仍然 一款手机万能充电器结构设计过程 手机充电器开发目录 一、方案定向 二、基本规格要求书的制作 三、ID的确认 四、结构建模 1.资料的汇总 2.构思拆件 3.外观件的绘制 4.初步拆件 5.PCB设计指引制作 6.拆件效果图的确认 五、结构设计 ㈠主体：面底壳 1.止口线的制作 2.螺丝柱的结构 3.主扣的分布 4.与透明盖装配位置的结构设计 5.接触片的避空槽的设计 6.与胶垫或海绵垫等装配位置的结构设计 https://www.doczj.com/doc/8914992174.html,B的固定结构 8.连接片尾部的避空口设计 9.插头安装的设计 10.散热窗,贴主标的位置,支撑凸点的设计 11.PCBA板的固定结构 ㈡透明盖 1.接触片、连接片的固定结构 2.接触片接触头的避空口设计 3.与主体装配的常用结构 4.压紧电池的装置设计 ㈢充电器夹紧力产生装置的结构设计 ㈣其他零配件的设计。 六、结构手板的制作与验证 七、结构设计优化 八、结构评审 九、开模评审 十、开模期间的项目跟进 十一、报价资料的整理 十二、试模与改模 十三、试产 十四、量产 手机充电器简介 手机充电器主要按照使用的方式进行分类。手机充电器大致可以分为座式充电器、旅行充电器和车载充电器。 * 座式充电器。这类充电器一般多为慢充模式，充电时间较长，大约为4～5小时。 * 旅行充电器。大多数手机标准配置中只有旅行充电器。旅行充电器和座式充电器对电池充电的效果是一样的。这类充电器携带方便，对于经常出外旅行的人来说比较合适，它一般是快速充电方式，充电时间为2～3小时，旅行充电器基本都具有充满自停的功能，对手机不会有任何不良影响。 * 车载充电器。这类充电器可以方便用户在汽车上为手机充电。其原理是采用汽车点烟器的电流电压12－24V，经“车充”内部电路进行稳压，整流滤波后，输出合适手机充电所需电压，对电池进行充电。车载充电器的一端插入点烟器，另一端连接手机，一般充电电流较大，属快速充电，一般充电时间为60－90分钟。 现在在一些大城市的主要商场、饭店、车站出现了一种给手机充电的装置，叫做“街头手机充电器”，这种装置有一人多高，分布有不同手机品牌的充电插头，只要把充电器上的小夹子往电池上一夹，再投进去一元硬币，您的手机就可以充基于单片机的电动车智能充电器的设计
毕业设计_基于MAX1898的智能充电器设计
智能型充电器的电源和显示的设计论文
手机充电器电路设计[1]
智能充电器设计参考资料APPlication note
万能充电器结构设计
手机充电器设计报告
锂离子电池智能充电器硬件方案
(完整版)USB充电器的设计_毕业设计
手机充电器电路原理图分析
基于单片机的智能充电器硬件设计
智能充电器设计
恒流恒压充电器的原理与设计
手机万能充电器结构设计概述
相关主题
文本预览