锂电池和镍氢电池自适应充电器的设计

下载之后可以联系QQ1074765680索取图纸，PPT，翻译=文档摘要本设计以单片机为控制核心，系统由指示灯电路、电源电压与环境温度采样电路、精确基准电压产生电路和开关控制电路组成。

实现了电池充电、LED指示、保护机制及异常处理等充电器所需要的基本功能。

本文对锂离子电池的参数特性、充电原理与充电方法进行了详尽的描述，并提出了充电器的设计思想和系统结构。

该电路具有安全快速充电功能，可以广泛应用于室内外单节锂离子电池的充电，如手机、数码产品电池等。

关键词：锂离子电池，充电器，硬件电路，软件设计The design of charger about lithium-batteryAbstractThis 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 design1目录1 引言 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2充电器功能描述 (2)2 系统设计框架与技术参数 (3)2.1 系统设计框架 (3)2.2 锂离子电池特性 (4)2.2.1 锂离子电池参数特性 (4)2.2.2 锂离子电池的放电特性 (4)2.2.3 锂离子电池的充电特性 (5)2.3 锂电池充电方法 (6)2.3.1 恒流充电（CC） (6)2.3.2恒压充电（CV） (6)2.3.3 恒流恒压充电（CC/CV） (7)2.3.4 脉冲充电 (7)2.4 系统技术参数 (8)3 充电器硬件设计 (9)3.1 系统指示灯电路 (9)3.2 电源电压与环境温度采样电路 (10)3.3 精确基准电源产生电路 (11)3.4 开关控制电路 (11)4 充电器软件设计 (12)4.1 系统软件总体设计思路 (12)4.2 系统主流程 (12)4.3 充电流程设计 (14)4.4 程序设计 (15)5 总结 (16)致谢 (16)参考文献 (16)附录一系统整体电路图 (18)附录二程序清单 (19)1 引言1.1 课题研究背景近年来，各种携带式的电子产品成为市场上的热门，如手机、数位相机、个人数字助理（PDA）、笔记型电脑等3C (Computer, Communication,Consumer Electronics)等等产品均朝向无线化、可携带化方向发展，对于产品的各项高性能元件也往「轻、薄、短、小」的目标迈进，因此对于体积小、重量轻、能量密度高的二次电池需求相当迫切。

I摘要锂电池由于具有体积小、质量轻、寿命长、能量密度高等优点，在便携式电子设备中得到了广泛应用。

锂电池充电器作为电源管理系统的重要组成部分，其能否为锂电池安全高效地充电，对锂电池的性能及应用来说至关重要。

为了对锂电池安全、可靠、快速、高效地充电，本文结合锂电池的基本特性以及常用的充电方法，设计了一款针对单节锂电池的充电器IC 。

本文采用了以恒流恒压充电法为基础的三阶段法：第一阶段使用小电流对电池进行预处理，对出现过放电的电池进行修复和保护；第二阶段采用较大的恒定电流对电池充电，实现快速充电的目的；第三阶段采用恒压充电，确保电池充满。

此充电器IC 的最大特点是其高适用性，可以使用各种不同的适配器和USB 端口进行供电，尤其是当其结合电流限制适配器时，兼有线性式充电和脉冲式充电的优点，使充电效率大大提高。

此外，本设计增加了芯片温度控制、电池温度检测与保护、电源状态检测和充电定时等功能等，实现了对充电过程的智能控制。

本文采用0.5µm CMOS N阱工艺，降低了成本。

通过HSPICE 仿真可知，在各种工艺角，-40℃~125℃的温度范围和4.3V~6.5V的电源电压输入范围内，电池最终充电电压达到4.1V ±0.56％。

充电器IC 结合限定电流为0.5A 的电流限制适配器进行恒流充电时，其充电效率高达96％以上。

此IC 还具有外部电路简单的特点，只需与外部少数电容、电阻配合使用，就可以完成充电功能。

文中首先对锂电池的组成及化学原理进行了简单介绍，然后介绍锂电池的特性及常用的充电方法，接着说明充电器IC 的整体结构和原理，最后着重介绍内部具体电路的设计与实现，并给出了HSPICE 仿真结果。

关键词：锂离子电池，锂聚合物电池，充电器，恒流/恒压，电流限制适配器II ABSTRACTBecause of small size, light weight, long life and high energy densities, Li-ion and Li-polymer battery have become increasingly popular in portable electronic devices.Charger is an important component in the battery power management system. In order to charge battery safely, reliably, fast and efficiently, based on the Li-ion and Li-polymer battery’s character and general charging method, a charger IC for single Li-ion or Li-polymer battery is designed.The charging mode based on the CC/CV has been adopted, in which the process has been divided into three phases. At the first phase, the battery is pre-charged with a trickle current to repair and protect the over-discharged battery; at the secondary phase, the battery will be charged by a large constant current to allow the fast charging; at the last phase, the constant voltage charging is adopted to guarantee the battery fully charged. The particular characteristic of this IC is high applicability, because its power supply can use different adapters or USB ports, especially when using the current-limited adapter, it integrates the advantages of linear charging mode and pulse charging mode, which improves charging efficiency. Besides, the modules such as the chip temperature control, battery temperature detection and protection, power status detection and charge timing are also added to the system to allow the intelligent control of the charging process.The process of 0.5µm CMOS with N well has been applied, which reduces the cost. Through HSPICE simulation, batt ery’s final float voltage reaches 4.1V±0.56% at different process corners, the temperature between -40℃ and 125℃, and input voltage between 4.3V and 6.5V. The charging efficiency is up to 96% in constant current charging phase when the IC is supplied by a current-limited adapter whose limited current is 0.5A. This IC simplifies the outside circuit so that it can accomplish all the charging functions only at the cooperation of few additional capacitances and resistances. In this paper, the composition and chemical principle of the Li-ion and Li-polymerIIIbattery are firstly presented, which are followed by their characteristic and common charging approaches introduction. And then, the whole structure and principle of thischager is illuminated. At last, the design and realization of actual circuits are emphasized, the HSPICE simulation results are provided as well.Keywords: Li-ion battery, Li-polymer battery, battery charger, CC/CV, current limitedadapterIV目录第一章绪论 (1)第二章锂电池特性及充电方法 (3)2.1锂电池的工作原理 (3)2.2 锂电池特性 (5)2.3 锂电池对充电器的要求 (6)2.4 锂电池充电方法 (7)第三章锂电池充电器IC 的系统分析与设计 (11)3.1锂电池充电器IC 系统的主要功能与特点 (11)3.2锂电池充电器IC 系统电路的设计 (14)第四章锂电池充电器IC 内部电路的设计与实现 (18)4.1带有欠压闭锁功能的基准电压源的设计与实现 (18)4.1.1 基准电压的设计考虑 (18)4.1.2 带隙基准的原理 (19)4.1.3 欠压闭锁电路的设计与实现 (20)4.1.4 2.8V基准电压的设计与实现 (24)4.1.5 可精确微调的基准电压源 (28)4.2精确可调的基准电流源的设计与实现 (32)4.2.1 基准电流源结构的选择 (32)4.2.2 基准电流源电路的设计与实现 (34)4.3 充电电流编程模块的设计与实现 (36)4.3.1 充电电流IREF 的设定 (37)4.3.2 终止充电电流IMIN 的设置 (40)4.4 恒流充电的设计与实现 (42)4.5 恒压充电的设计与实现 (48)4.6 温度控制电路的设计与实现 (52)V4.6.1 电池温度控制电路的设计与实现 (52)4.6.2 芯片温度控制电路的设计与实现 (54)4.7 定时电路的设计与实现 (57)4.7.1 振荡器的设计与实现 (57)4.7.2 计数器的设计与实现 (61)4.8其它电路的设计与实现 (65)4.8.1 启动模块的设计 (65)4.8.2 电流采样电路的设计 (66)4.9 整体电路的仿真与验证 (67)4.9.1 锂电池充电过程的仿真 (67)4.9.2 锂电池最终充电电压的仿真 (69)4.9.3 锂电池充电电流的仿真 (71)4.9.4 漏电流的仿真 (72)4.9.5 性能参数表 (73)第五章结论 (75)致谢 (76)参考文献 (77)攻硕期间取得的研究成果 (79)1第一章绪论锂电池最早出现于1958年[1]，20世纪70年代进入实用化。

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分量和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，用法寿命长，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，可很好的控制充电的大小，适时的调节，并可按照充电的状态推断充电的时光，准时终止充电，以避开电池的过充。

本文研究用法C8051F310器件设计锂离子电池充电器的。

利用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。

温度对电池温度举行监测，并通过AD转换和相关计算检测电池充电和电流，以推断电池到达哪个阶段。

使电池具有更长的用法寿命，更有效的充电办法。

设计过程1 充电原理电池的特性唯一地打算其平安性能和充电的效率。

电池的最佳充电办法是由电池的化学成分打算的（锂离子、镍氢、镍镉还是SLA电池等）。

尽管如此，大多数充电计划都包含下面的三个阶段：●低电流调整阶段●恒流阶段●恒压阶段/充电终止全部电池都是通过向自身传输电能的办法举行充电的，一节电池的最大充电电流取决于电池的额定容量（C）例如，一节容量为1000mAh的电池在充电电流为1000mA时，可以充电1C(电池容量的1倍)也可以用1/50C(20mA)或更低的电流给电池充电。

尽管如此，这只是一个一般的低电流充电方式，不适用于要求短充电时光的迅速充电计划。

现在用法的大多数充电器在给电池充电时都是既用法低电流充电方式又用法额定充电电流的办法，即容积充电，低充电电流通常用法在充电的初始阶段。

在这一阶段，需要将会导致充电过程终止的芯片初期的自热效应减小到最低程度，容积充电通常用在充电的中级阶段，电第1页共5页。

锂电池充电器的设计摘要锂离子电池由于能量密度高和长循环寿命等优点，在便携式设备中得到了广泛的应用。

充电管理是锂电池管理的重要组成部分，安全、可靠、快速、高效的锂电池充电器对锂电池的性能及应用起着至关重要的作用。

本文从锂电池的结构原理着手，通过对锂电池性能及常用充电方法的研究，分析了充电过程及充电方法对锂电池性能的影响，并在此基础上设计了一款智能锂离子的充电器。

此充电器可对目前市场上具有的各种型号和容量的锂电池进行快速安全的充电。

采用这种方案进行锂电池充电器的开发具有成本廉价和易于编程升级的优点，有着广阔的市场前景。

在硬件方面，完成了单片机系统的设计，包括系统电压、电流、温度的采样及功能按键等。

软件方面，采用模块化的程序设计，介绍了模块划分和各模块的功能，实现的具体算法，给出了流程图，并根据系统工作需求进行了低功耗和软件抗干扰设计，确保了系统运行的可靠稳定性。

本设计提高了充电器智能化水平，更精确的实现充电过程控制，保护电池，延长电池寿命。

关键词：ADC（模数转换）；PWM（脉宽调制）；C8051F300 单片机The design of lithium battery chargerAbstractLithium battery is being widely used in the suitable selection for portable application for their high energy density and long life. Charging management is the essential part in battery management. Safe, reliable, fast and high efficient charger guarantees good performance and application of the battery.The structure, performance and charging method of Lithium battery is studied in this thesis. And different impacts on the performance of battery via different charging ways and process are analyzed in detail, based on which, an intelligent charger for Lithium battery is designed.The charger can charge all kinds of lithium batteries quickly and safely. Exploiting the charger of lithium batteries this way has the advantage of low cost and easy to upgrade in programming, which has a vast market prospect.In hardware，the thesis achieves the hardware detail circuit including the MCU system，voltage，current，temperature sampling circuit and key-press. In software, the design adopts modular procedures，which analysis the plotting and function of each module，and the specific way of realization，are introduced. According to the work demands of the system，low power consumption and software anti-interference are designed，which in sure the safety and reliability of the system. The design can improves the intellectualization level of the battery charger, realize the control to the charge process more precisely, and lengthens the battery life.Key Words:ADC; PWM; C8051F300目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2锂离子电池的工作原理 (2)1.3锂离子电池的电特性及充电方式 (3)1.3.1 锂离子电池的充放电特性 (3)1.3.2 锂电池的充电方法 (4)1.4课题意义 (7)第二章系统的硬件设计 (8)2.1系统的整体设计方案 (8)2.2充电电路的设计与实现 (10)2.2.1 单片机选型 (10)2.2.2 电源模块的设计 (11)2.2.3 单片机外围电路的设计 (12)2.2.4 快速转换器的设计 (13)2.2.5 快速调节器操作 (14)2.2.6 选择快速转换器的电感 (15)2.2.7 JTAG口设计 (15)2.3锂离子电池的充电过程 (17)2.4充电过程参数控制 (18)第三章PCB板布线 (20)第四章系统的软件设计 (22)4.1系统软件设计的组成部分 (22)4.1.1 主程序 (22)4.1.2 校准ADC子程序 (24)4.1.3 监测电池子程序 (25)4.1.4 快速充电子程序 (26)4.1.5 低电流充电子程序 (27)4.1.6 关闭PWM子程序 (28)4.1.7 测量子程序 (28)4.1.8 调节电压子程序 (29)4.1.9 调节电流子程序 (30)4.1.10 中断服务程序 (31)4.2系统软件调试 (32)第五章结论 (34)参考文献 (35)附录A 锂电池充电器原理图 (36)附录B 锂电池充电器的PCB板 (37)附录C 锂电池充电器程序设计 (38)致谢 (58)第一章绪论1.1 课题背景随着信息技术的迅猛发展，信息化正以不可思议的速度渗透到各个领域，电池作为一项传统产业，正经历着前所未有的变革，特别是在通信、动力及军用领域，对电池均有新的要求，为了满足市场的需求，智能电池应运而生。

充电电池和单机快速充电器设计虽然很多人更偏爱锂离子电池，镍氢电池的使用依然很流行。

因为镍氢电池比锂离子电池便宜很多，所以在MP3播放器、闪光灯配件、车灯等设备中经常能看到标准的AA和AAA镍氢电池。

一块可充电镍氢电池的温度和端电压随着电池的充电逐步上升，在电池完全充满后开始下降(图2)。

所以，镍氢电池充电器的主要任务是检测到这个突变点并中断充电，或者从快速充电切换到涓流充电。

另外，在充电过程中对温度和电压进行连续监控可以提供系统的安全性。

DS2711/DS2712充电器具备上述功能。

另外，它们可以单机工作，不需要微控制器或微处理器监控。

该系列产品是专门为单节AA或AAA可充电电池设计的，同时也适用于串联或并联的两节电池。

DS2711采用线性控制结构，DS2712采用开关控制结构。

为了最大限度地延长工作时间、节约电池能量，这些充电器有4种充电模式：预充电、快速充电、浮充和涓流充电。

在浮充模式下，电池充满后充电速率被切换到一个比较低的速率(对于DS2711而言是25%)。

除监控功能外，DS2711/DS2712充电器还带有内部计时器，通过连接到TMR引脚的外部电阻设定最大充电时间，可将快速充电时间设置在0.5到10小时。

浮充时间已经设定为最大充电时间的一半(0.25到5小时)。

根据所要求的充电时间(TAPPROX)，由下式计算电阻值：快速充电模式下，如果超过最大充电时间，充电器会从快速充电模式切换到浮充模式，同时复位计时器。

计时器开始为浮充过程计时，如果达到预定的浮充时间，充电器将从浮充模式切换到涓流模式(图3)。

VP1、VP2用于监视电压，THM1、THM2配合热敏电阻用来监测电池的温度。

TMR(计时器)和RSNS(检流电阻)用于设定充电时间和充电电流。

DS2711/DS2712的另外一个特性是可以检测电池充电故障和碱性原电池。

如果发生这些情况，充电器会自行关机。

如何检测碱性电池全新的镍氢AA电池的典型内阻在30mΩ到100mΩ，碱性电池的内阻一般在200mΩ到300mΩ(根据充电状态，最高可到700mΩ)，出现故障的充电电池会有很高的内阻。

镍氢电池智能充电器的设计摘要：本文探讨了镍氢电池智能充电器的硬件结构与软件设计，通过对充电电压，电流及温度的检测，不但很好地延长了电池的寿命，而且又能使电池快速充满。

关键字：智能充电 AVR 单片机镍化氢电池（Ni-MH）具有价格比较低，通用性强，输出电流大的优点，由于使用了以储氢合金取代负极原来使用的镉，没有了重金属镉带来的环境污染，被人们成为“绿色电池”，与镍镉电池相比没有记忆效应，并且有很好的冲放电性能，在轻重量的手持设备中镍氢电池有广泛的使用。

一、镍氢电池充电原理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。

电池的充电特性受充电电流、温度和充电时间的影响。

电池端电压会随着充电电流的升高、温度的降低而增加;充电效率会随着充电电流、充电时间和温度的改变而不同。

镍氢电池工作温度在0℃~45℃，充电时电池温度在10℃~30℃之间效率最高。

电池的充电速率的单位用C表示，C为电池的额定容量。

例如300mA对600mAH电池充电，充电率为0. 5C, 2小时才能充入600mA的电量使电池变满。

充电分为快速充电（Fast Charge）和涓流充电（Trickle Charge），快速充电的充电速率一般为1C，涓流充电的充电速率一般为0.01C~0.05C。

充电的方式分为分级恒流方式和脉动方式。

分级恒流方式是目前主要采用的方式，它在充电的不同阶段采用不同的大小的恒定充电电流，脉动方式的充电电流的大小是恒定的，通过一个PWM信号控制充电电路的通断，通过调整占空比使充电曲线尽可能地模拟最佳充电曲线。

充电电池是否充满有多种方法，本系统采用的是检验电压变化率的方法：充电过程中电池上的电压会越来越高，但是增长到一定时，电压便不再变化。

当ΔV/Δt到一定值时,我们认为电池已经充满,必须停止充电,否则会过充而损坏电池。

（某些类型的电池，当电池充满后继续充电将导致电压的下降，不适用此法）当然也可以采用检测电池温度变化率，检测充电电池电压，检测充电电流等方法。

镍氢电池充电器设计方案汇总（五款模拟电路设计原理图详解）镍氢电池的特点单体镍氢电池的结构是密封圆柱形，标称电压为1.2V，它主要有以下特点：（1）容量大NiMH电池的“储能密度”，以5号（AA型）可充电电池为例，至少在1000mAh以上，好的能达到1400mAh，在同等体积和重量的条件下，其容量是镍镉电池的2～3倍，而比传统型镍镉电池要多出1倍多。

（2）无“记忆效应”“记忆效应”是指电池在使用过程中，由于没有完全放电就进行充电，造成电池负极板上产生不正常的氧化物导致，它对电池电压有抑制作用，表现为电池充电很足，但放电时，电压骤减，致使电池使用寿命缩短。

镍氢电池无“记忆效应”，但在使用过程中，有自放电现象。

正常使用情况下，其电量的流失量为每天1％～3％，充满电的镍氢电池，放置几星期后再使用，就必须重新充电。

由于镍氢电池无“记忆效应”，所以在开始为它充电前不需做放电处理，可以随用随充，在任一点充电。

（3）耐过充电、过放电能力强镍氢电池充电、放电比较随便，即使过充电也不会造成电池永久性损伤，电池放电到0V以后再充电，仍然能够恢复镍氢电池的容量。

（4）无污染由于镍氢电池含镉成分极微，甚至不含镉成分，不会污染环境，所以镍氢电池也叫环保电池或“绿色电池”。

现有很多国家都投巨资兴建镍氢电池生产线。

（5）资源丰富镍氢电池所用的储氢合金是从稀土中提炼出来的，而我国是稀土资源大国，约占全球总储存量的80％，所以我国发展镍氢电池具有得天独厚的优势。

（6）寿命长镍氢电池以1C电流充电、放电循环使用寿命超过500次，以0.2C 电流充、放电循环使用寿命超过1000次，从实际使用寿命看，以5号镍氢电池为例，采用1000mA电流充电，可累计重复使用1000h。

镍氢电池充电器设计方案（一）该电池盒由14节1.2V／1.8A·h镍氢电池组成，每7节为一组并联组成8.4V／3.6A·h电池。

每组电池经过电流、超温保护元件连接，并由热敏电阻与充电控制板组成一体，通过六芯插座与外部电源适配器连接，实现电池组的充电控制。

4节镍氢、镍镉、锂电电池的充电器电路LM317利用LM317制作简易恒压恒流充电器（镍氢、镍镉、锂电、磷酸铁锂）本想做一台高级而复杂的全功能智能充电器，最后发现简单可靠实用才是真理，怎样实现简单可靠？串联充电比并联充电简单，缺点是电池要求容量比较一致，线性降压比开关降压简单，缺点是效率比较低发热大，大电流充电节约时间但是发热大电池寿命影响也不小，负斜率或者零增量侦测电池是否充满的缺点是电路复杂并且因为电池性能的关系并不可靠，目前电池的充电方式大多数推荐是恒流。

一台简单可靠的充电器要完成的功能特点应该有：能充多节电池，有恒流充电功能，有防止过充功能。

实现方法其实很简单：串联，恒压，恒流。

如果用稳压电源来充电的话，初期电流太大，若串入限流电阻的话，当电池电压升高后电阻就限制了充电电流使充电时间过长。

恒流恒压只是相对的，具体来说应该是前期恒流后期恒压，顺便说一下，这种方式非常适合给锂电池充电。

在网上找了很久，都没有找到满意的线路，猛的发现在LM317规格书内就有这个充电线路，原名叫做恒压限流充电器，真是踏破铁鞋无觅处，稍作修改就是自己需要的东西，并且可以做成万能充电器。

按照上图，我做的是一台一次充4节镍氢或者镍镉电池的充电器，经测试发现很理想，并且前期限流基本是恒流，后期恒压。

调试很简单，只要调整R2设置输出电压在你需要的电压上，比如镍氢电池充满是1.45v一节，4节就是5.8v，R2建议用那种精密可调电位器，多圈小型那种既稳定又能微调，R3的选择你需要的充电电流，现在充电电池容量都不小，不想充电速度太慢或太快，充电电流可以取适中，比如我取的2.2欧姆根据三极管导通电压约0.6v计算电流在270ma。

为了减少LM317的损耗，输入电压设置在比输出电压高3V，如1.45×4+3 约9v，如果你觉得LM317上3v损耗还是太大，可以把LM317换成1117这种1v的低压降IC（没试过）, 如果你觉得串联充电不够好，可以只充一节电池，多做几组就可以了，其实对于一直成组使用的电池串联充电没有什么不好，充放电电流都是一致的。

镍氢电池快速充电器方案镍氢电池快速充电器V1.1一、充电器的特点1、本充电器由一个充电器和一个低压直流电源组成，低压直流电源可以使用普通变压器、开关电源或汽车12V电源。

当使用开关电源时，也可以和充电器做在同一块PCB上从而使快速充电器的组成更加简洁。

2、适用于1到4节AA/AAA电流的充电。

3、安全可靠的防过充和防过热保护。

4、高速PWM技术、全贴片元件，从而成本更低、体积更小。

5、特有的补电模式，保护放电过度的电池。

6、四组完全独立的充电控制：智能选择合适充电电流，适应不同容量电池的充电。

可适应不同厂家的镍氢电池四组电池可以任意组合采用负电压斜率（-ΔV）检测过热检测和计时两种方式的防过充双重保护二、参数说明1、最大快充电流1.8A2、各种模式下充电电流充电方式充电电流涓流模式 60mA补电模式 450mA快充模式 450-1800mA3、支持1-4节电池的任意组合4、支持不同容量的电池任意组合快充5、支持电池在任意时间加入或离开充电队列。

6、理论充电时间种类型号容量(mAh) 理论时间Ni-MH AA 1300 43minNi-MH AA 1600 53minNi-MH AA 2100 70min 说明：(1)、对1600mAh以下容量的电池，如果只支持1C充电，则充电时间为60分钟左右，本充电器可以自动选择合适的充电电流。

(2)、充电时间还受电池的放电深度影响，如果电池放电程度过深，充电时间也会变长。

三、测试数据1、不同容量电池混合充电测试数据种类型号容量(mAh) 实际时间Ni-MH AA 1300 52minNi-MH AA 1600 55minNi-MH AA 2100 77min 说明：(1)、由于市场上购买的1300mAh电池只支持1C充电，充电器自动调整充电电流，因此充电时间在一小时左右。

2、容量电池（1600mAh、2100mAh）充电测试数据型号标称容量(mAh)快充时间(min)电池温度(℃)放电容量(mAh)充饱程度AA 1300 49 60 1108 85.23%AA 1800 71 60 1470 81.67%AA 2000 74 60 1616 80.8%说明：(1)、放电容量测试方法：以1.0A恒流放电，放电到电池端电压为1.0V 时停止放电所测量出的放电容量。

一、对于充电电池的认识：分为镍电（NI-MH）和锂电(Li/Li-Poly)。

镍电通常为每节电池的标称电压为1.2V，充满后会达到1.5V。

锂电电压通常为3.7V，充满电电压为4.1V至4.2V之间，通常我们购买的和手机里面的锂电池都是标称的3.7V。

锂电池电压与剩余容量的关系：电压:4.16-4.22V涓流补充:100%电压:4.15v 剩余容量:99%电压:4.14v 剩余容量:97%电压:4.12v 剩余容量:95%电压:4.10v 剩余容量:92%电压:4.08v 剩余容量:90%电压:4.05v 剩余容量:87%电压:4.03v 剩余容量:85%电压:3.97v 剩余容量:80%电压:3.93v 剩余容量:75%电压:3.90v 剩余容量:70%电压:3.87v 剩余容量:65%电压:3.84v 剩余容量:60%电压:3.81v 剩余容量:55%电压:3.79v 剩余容量:50%电压:3.77v 剩余容量:45%电压:3.76v 剩余容量:42%电压:3.76V （持久电压点）电压:3.76v 剩余容量:40%电压:3.74v 剩余容量:35%电压:3.73v 剩余容量:30%电压:3.72v 剩余容量:25%电压:3.71v 剩余容量:20%电压:3.71V （持久电压点）电压:3.69v 剩余容量:15%电压:3.66v 剩余容量:12%电压:3.65v 剩余容量:10%电压:3.64v 剩余容量:8%电压:3.63v 剩余容量:5%电压:3.61v 剩余容量:3%电压:3.59v 剩余容量:1%电压:3.58v 剩余容量:关机一般手机MP4等设置在此关机。

电池输出电流不足，减小很多。

电压:3.55v 剩余容量:-2%电压:3.50v 剩余容量:-5%有电压但电流减小电压:3.42v 剩余容量:-8%电压:3.3v 剩余容量:-10%影响容量了电压:3.0v 剩余容量:-12%电压:2.7v 剩余容量:-13%电池快要报废了，容量大打折扣！！！此剩余容量为正比，不是绝对的，只是最低忍耐点为0，如果小于0，放电为负数，电池可能完全放光没电，那样电池就废了。

简易７．２Ｖ镍氢电池充电器
松下摄像机原配７．２Ｖ、１４００ｍＡｈ的锂电池，容量太小，于是改为配７．２Ｖ、２７００ｍＡｈ的镍氢电池（６节串联），还为其专门制作了一个充电器。

 该充电器电路虽然简单，却有恒流充电、电流可调、可大电流快速充电、充满自动转入涓流充电等功能，适合外出旅游携带。

现介绍如下：
 电路见图。

接通电源后及充电过程中，均为红色ＬＥＤ亮。

Ｗ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ＢＧ１组成可调恒流源，ＢＧ１采用达林顿管，调节Ｗ１可使充电电流从０～１Ａ连续可调，由１Ａ电流表指示。

Ｒ６、Ｗ２、Ｒ７、Ｃ２、ＢＧ２和Ｊ组成电压检测电路，在充电过程中当电池电压逐渐升高达到设定值时，ＢＧ２饱和导通，Ｊ得电吸合。

触点
ＪＫ１转换位置，使ＢＧ１失去偏压而截止，绿色ＬＥＤ点亮，指示已充满电。

同时接点ＪＫ２也转换位置，使Ｒ５被接入充电回路对电池组进行约
１００ｍＡ左右的涓流充电。

改变Ｒ５的阻值就可调整涓流电流的大小，镍氢电池的涓流充电电流一般为其容量的１／５０。

镍镉电池一般为其额定容量的１／１６。

 本机装后需要调整的只是检测部分的自停电压。

方法很简单，如规定电池的终止电压为１．５×６＝９．０Ｖ，可将开关Ｋ断开，在Ａ、Ｂ两点之间接入一只可调稳压电源，把电压调整到９．０Ｖ，再调Ｗ２使Ｊ刚好吸合即可。

 另外，为电池组充电所需的直流供电电压可按公式“电压（Ｖ）＝１．５×电池节数＋４”来计算。

还应注意快充时电池温度不超过６０℃，否则，应适当减小充电电流。

开题报告
电子信息工程
锂电池智能充电器的设计与实践
本系统总体指标及功能要求如下：
（1）制作一个5V,500MA的锂电池充电器；
（2）用单片机作为控制电路；
（3）用LCD显示充电电压和电流；
（4）能够定时开关和充完自动停充；
（5）原理图的绘制和PCB的制作。

本设计要求完成系统的软硬件部分并且能够进行实物作品演示。

三、课题研究的方法及措施
本课题是设计一个5V,500MA的锂电池智能充电器，能实现用LCD显示充电电压和电流，定时开关和充完自动停充等功能。

通过网络、书籍等各种途径，搜索与本课题相关的资料并进行理解和学习，对各种充电方式和原理、以及一些单片机的程序编写有充分的了解。

锂电池智能充电器由单片机电路、充电控制电路及充电电压、电流显示、定时开关和充完自动停充等相应模块组成。

还要对其进行硬件设计和软件设计，硬件设计是将各功能模块组装起来形成一个合理的方案，然后使用单片机进行个模块的编程，用PROTEL画图进行软件进行仿真和测试，并用专业的软件进行编写。

系统结构框图如图下：
四、课题研究进度计划
毕业设计期限：自2011年10月8日至2012年4月22日。

第一阶段（4周）：寻找跟该课题有关的资料，期刊，论文，并要进行整理，分析，总结出系统的设计方案，并且攥写开题报告，文献综述，外文翻译。

第二阶段（3周）：硬件电路设计，用Protel软件画原理图和PCB图，以及进行仿真测试。

第三阶段（3周）：画流程图，用专业软件程序软件编写，做好给类数据的记录。

第四阶段（1周）：设计作品的调试与完善，直到达到各类指标。

第五阶段（4周）：完成论文的撰写，论文的修改。

镍氢电池充电器的设计序言社会信息化进程的加快对电力、信息系统的安全稳定运行提出了更高的要求。

在人们的生产、生活中，各种电气、电子设备的应用也越来越广泛，与人们的工作、生活的关系日益密切，越来越多的工业生产、控制、信息等重要数据都要由电子信息系统来处理和存储。

而各种用电设备都离不开可靠的电源，如果在工作中间电源中断，人们的生产和生活都将受到不可估量的经济损失。

对于由交流供电的用电设备，为了避免出现上述不利情况，必须设计一种电源系统，它能不间断地为人们的生产和生活提供以安全和操作为目的可靠的备用电源。

为此，以安全和操作为目的的备用电源设备上都使用充电电池。

这样，即使电力网停电，也可利用由充电电池构成的安全和操作备用电源，从容地采用其他应急手段，避免重大损失的发生。

而对于采用充电电池供电的用电设备，从生产、信息、供电安全角度来说，充电电池在系统中处于及其重要的地位。

特别是镍氢电池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。

基于这些特性，所以镍氢电池得到了迅速的发展和广泛的应用。

镍氢电池充电器是为镍氢充电电池补充能源的静止变流装置，其性能的优劣直接关系到整个用电系统的安全性和可靠性指标。

本论文从镍氢电池技术特性、充电技术、充电器电路结构、充电器典型电路和电池保护等方面，多角度地阐述了充电技术发展和应用。

由于时间仓促以及本人水平有限，论文中难免存在疏漏之处，敬请老师批评指正。

第1章绪论1.1 课题研究的背景电池是一种化学电源，是通过能量转换而获得电能的器件。

二次电池是可多次反复使用的电池，它又称为可充电池或蓄电池。

当对二次电池充电时，电能转变为化学能，实现向负荷供电，伴随吸热过程。

对于二次电池，其性能参数很多，主要有以下4个指标：①工作电压：电池放电曲线上的平台电压。

②电池容量：常用单位为安时(Ah)和毫安时(mAh)。

③工作温区：电池正常放电的温度范围。

镍氢电池充电方案镍氢电池是一种常用的可充电电池，具有高能量密度、长寿命和环保等优点。

为了有效充电镍氢电池并保证其性能和寿命，制定一个合理的充电方案非常重要。

本文将介绍一种适用于镍氢电池的充电方案，并探讨其优势和适用范围。

一、充电方案概述针对镍氢电池的充电需求，我们建议采用恒流充电和恒压充电相结合的方式。

具体步骤如下：1. 恒流充电阶段：初始阶段采用恒定电流充电，将电池电压逐渐提升至设定阈值。

此阶段的充电速度相对较快，可快速将电池充至一定电量。

2. 恒压充电阶段：当电池电压达到设定阈值后，转变为恒定电压充电。

此阶段的充电速度较慢，电流逐渐减小，直到电池充满。

二、充电方案的优势1. 充电速度快：恒流充电阶段采用高电流进行充电，可快速将电池充至一定电量，提高充电效率。

2. 保护电池：采用恒压充电阶段可以防止过充，当电池电压达到设定阈值后自动降低充电电流，避免充电过程中对电池产生过高压力，延长电池的寿命。

3. 充电控制精准：充电方案中的阈值设定能够对充电过程进行精确控制，根据电池的特性和容量进行调整，确保充电过程稳定可靠。

4. 适用范围广：该充电方案适用于各种容量的镍氢电池，无论是小型的移动设备电池还是大型的储能电池，均可采用此方案进行充电。

三、充电方案的注意事项1. 充电电流选择：恒流充电阶段的充电电流需根据电池的容量和要求进行选择，过低的电流会导致充电过慢，过高的电流可能会损坏电池。

2. 充电电压设定：恒压充电阶段的电压设定需要根据电池的额定电压和要求进行设置，过高或过低的电压均可能对电池造成损害。

3. 充电温度控制：充电过程中应注意控制电池的温度，过高的温度可能会引发安全问题，过低的温度会影响充电效果。

四、总结针对镍氢电池的充电需求，本文提出了一种恒流充电和恒压充电相结合的充电方案，并介绍了其优势和注意事项。

该充电方案具有充电速度快、保护电池、充电控制精准和适用范围广的特点，可为镍氢电池的充电提供有效的解决方案。

关于锂离子电池充电器的设计参考携带型电子产品皆以电池作为电源。

随着携带型产品的迅速发展，各种电池的用量大增，并且开发出许多新型电池。

除大家较熟悉的碱性电池、可充电的镍镉电池、镍氢电池外，还有近年来成为主流的锂离子电池。

这里会介绍有关锂离电池的相关知识，包括它的特性、主要参数、应用范围，最后并提供锂离子电池充电线路的设计参考。

锂离子电池发展与应用锂离子电池是目前应用最为广泛的可再次充电式电池，它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式，可以单节电池使用于低功率应用，也可以将多节电池进行串并联组合得到更高电压与容量，用于电动工具与笔记型电脑。

锂离子电池中的电解液可以是凝胶体、聚合物（锂离子/锂聚合物电池）、或凝胶体与聚合物的混合物。

因为目前尚未发现能够在室温条件下有效运送锂离子的聚合物，所以大多数的锂离子/ 锂聚合物电池实际上是结合凝胶体和聚合物的混合型电池。

锂离子电池有别于一般的化学电池，其充放电工作过程是通过电池正负极中锂离子的嵌入和脱嵌来实现的，当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液移动到负极。

而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

同样，当对电池进行放电时，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又移动回正极。

回正极的锂离子越多，放电容量越高。

我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

在充放电过程中，锂离子处于从正极-负极-正极的运动状态。

由于锂离子电池中使用的是离子状态的锂而非金属锂，危险性低，安全性高。

电池特性电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。

电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时，电池非静电力（化学力）所做的功。

电动势取决于电极材料的化学性质，与电池的大小无关。

电池所能输出的总电荷量为电池的容量，通常用安培小时作单位。

在电池反应中，每公斤反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。