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锂电池充电器电路设计

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锂电池充电器电路设计 湖南文理学院课程设计报告

课程名称： 《电子设计制作与工艺实习》

课题名称： 锂电池充电器电路设计

系 部： 电气与信息工程学院

专业班级： 自 动 化 10 级1班

学生姓名： 常 亮

指导教师： 王 文 虎

完成时间： 2012年6月11日

报告成绩：

评阅意见：

评阅教师 日期 摘 要

锂电池充电器是专用的锂电池充电工具，由于锂电池大量使用，且锂电池的价格比较昂贵，大众对充电器的讲究越来越重视；于是设计了一个稳定可靠充电模式的充电器。它由变压器、全桥整流管、三端稳压器和电容构成了电源单元；二极管和电阻构成电池采样单元；由两个不同的三极管构成恒流恒压转换单元；由运放器、电阻、稳压二极管构成电池充电电路的逻辑处理单元；由DW01芯片、二极管和两个CMOS管构成保护电路。电源部分、电池采样单元、逻辑处理单元、恒流恒压转换单元以及锂电池充电器保护电路组成了安全的，且具有恒流和恒压充电模式的充电器。经过电路单元分析计算设计出锂电池充电器的恒流恒压转换的临界电压值；通过multisim仿真结果显示与分析计算达到了一致。锂电池充电电路在原来单纯的恒流充模式的基础上增加了一个恒压充模式；然后经过计算分析，设置出锂电池的恒流恒压转换的临界电压值；与此同时增加了一个充电器保护单元，有效的起到了过充保护作用。但在整个电池充电器电路中的一些不足还有待解决。

关键词：锂电池；整流；电压采样；恒流恒压模式；保护电路

II Abstract

Lithium battery charger is special lithium battery tool, due to the use of lithium batteries,

and the price of lithium battery relatively expensive, the exquisite pay more and more

attention to the charger; Then design a stable and reliable charging mode charger. It

consists of transformer, the whole bridge, the voltage stabilizer and emission three

capacitance constitute the power supply unit; Diode and resistance constitutes battery

sampling unit; By two different transistor constitute a constant voltage conversion unit;

The op-amp device, resistance, constitute the battery voltage circuit of the diode logical

processing unit; By DW01 chip, diodes and two CMOS tube constitute the protection

circuit. The power of the battery unit, logic, sampling the processing unit, constant voltage

conversion unit and lithium battery charger protection circuit formed safe, and with

constant flow and constant pressure charging mode charger. After analysis to design the

circuit units lithium battery charger of the constant pressure of conversion of critical

voltage value; Through the multisim simulation results indicate that the calculation and

analysis to the same. Lithium battery charging circuit in the original simple constant

current filling the basis of the model of added a constant pressure filling mode; Then

through calculation and analysis, set out of lithium-ion batteries constant voltage

conversion of critical voltage value; At the same time added a charger protection unit,

effective played the overcharge protection. But in the whole battery chargers in the circuit

some shortage remains to be resolved

Keywords：Lithium battery; Rectification; Voltage sampling; Constant voltage mode;

Protection circuit

锂电池充电器电路设计

1 目 录

摘 要 ............................................................................................................................................. I

Abstract ......................................................................................................................................... II

第一章 锂电池充电器方案设计 ............................................................................................... 1

1.1 绪论 ......................................................................................................................... 1

1.2 锂电池充电器的设计方案 ..................................................................................... 1

1.2.1 恒流充电器设计 .................................................................................... 1

1．2.2 恒流恒压充电器设计 .......................................................................... 3

1.3 方案分析 ................................................................................................................. 3

第二章 锂电池充电器电路设计 ............................................................................................... 3

2.1 电源单元 ................................................................................................................. 4

2.2 电池采样单元 ......................................................................................................... 4

2.3 逻辑处理单元 ......................................................................................................... 4

2.3.1 分析与计算 ............................................................................................ 4

2.3.2 器件介绍 ................................................................................................ 5

2.3 恒流恒压转换单元 ................................................................................................. 5

2．5 电池保护电路 ......................................................................................................... 5

2.6 整体电路 ................................................................................................................. 7

第三章 充电器仿真实验 ...........................................................................................................

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手机充电器电路设计[1]

手机充电器电路设计[1]

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。

各种锂电池充电电路设计

各种锂电池充电电路设计

六、简易充电电路：

现在有不少商家出售不带充电板的单节锂电池。其性能优越，价格低廉，可用于自制产品及锂电池组的维修代换，因而深受广大电子爱好者喜爱。有兴趣的读者可参照图二制作一块充电板。其原理是：采用恒定电压给电池充电，确保不会过充。输入直流电压高于所充电池电压3伏即可。R1、Q1、W1、TL431组成精密可调稳压电路，Q2、W2、R2构成可调恒流电路，Q3、R3、R4、R5、LED为充电指示电路。随着被充电池电压的上升，充电电流将逐渐减小，待电池充满后R4上的压降将降低，从而使Q3截止， LED将熄灭，为保证电池能够充足，请在指示灯熄灭后继续充1—2小时。使用时请给Q2、Q3装上合适的散热器。本电路的优点是：制作简单，元器件易购，充电安全，显示直观，并且不会损坏电池．通过改变W1可以对多节串联锂电池充电，改变W２可以对充电电流进行大范围调节。缺点是：无过放电控制电路。图三是该充电板的印制板图（从元件面看的透视图）。

概述

PT6102 是一款高度集成的单节锂离子电池充电器，较少的外部元件数目使得它非常适合于便携式应用。内部集成功率管，不需要外部检测电阻和防倒灌二极管。充电电流通过外部电阻进行设置，充电结束电压固定在4.2V。热反馈可以自动调节充电电流，可以在大功率或高环境温度下对芯片加以保护PT6102 分三个阶段对电流进行充电：当电池电压低于2.9V 时是涓流充电，当电池电压大于2.9V 时是恒流充电，并且涓流充电电流是恒流充电电流的1/10,当电池电压到4.2V 时进行恒压充电，在恒压充电过程中，充电电流逐渐减少，当减少到恒流充电电流的1/10 时，结束充电过程。

特点

可以用 USB 端口直接对单节电池进行充电.

充电电流最大可以到 800mA

不需要外部功率管，检测电阻和防倒灌二极管

涓流、恒流、恒压三阶段，并有热调节功能，可以在无过热的情况下最大化充电电流

精度达±1%的4.2V 充电电压

基于单片机的锂离子电池充电器设计

基于单片机的锂离子电池充电器设计

基于单片机的锂离子电池充电器设计

摘要:锂离子电池充电器应用非常广泛,它用到了单片机模数转换采样技术。除此之外,锂离子电池充电器在电路设计上用到了保护机制与应急处理机制,基准电压发生器和多充电模式设计方法。

关键词:充电 充电器 单片机

随着笔记本电脑、移动电话机以及小体积高功率电器的广泛应用,锂离子电池也被广泛地用作供电电源。本人利用单片机设计锂离子电子电池充电器,由于充电器的规格和功能不同,其结构和电路布线也会存在很大的不同。锂离子电池充电器的设计分为硬件设计、软件设计两个部分。本文重点介绍充电器的硬件设计。

1 充电器功能的描述

按照目前市面上常用的手机电池,设计了一款通用的锂离子充电器。只要用户手机电池的特性参数和充、放电曲线与充电器的设计参数相同,就可以利用它来进行充电。

按照锂子电池的特性参数和充放电曲线完成充电器设计,经产品测试后,可以完成的功能如下:(1)电池充电功能。完成基本的功能,能按电池的充电曲线,完成恒流/恒压充电。(2)LED指示。电池正在充电,充电器的LED指示灯显示为红色;充电后,LED指示灯为绿色。(3)保护机制。当电池和充电器的工作温度超出设定的范围,或者充电电压出现异常时,系统的红色LED指示灯间隔0.5s闪烁一次。此外,对于过压和过流状况采取相应的保护措施,保证充电的正常进行。(4)异常处理。系统能在排除异常后,重新恢复充电。

2 充电器硬件设计

2.1 系统设计框架及技术参数

设计系统框架时,应考虑系统的可靠性和安全性。为了保证充电不对电池造成永久性的损坏,在设计中必须考虑保护措施(包括过流保护,过压保护和温度保护)。另外,充电器充电过程包括了恒流工作阶段和恒压工作阶段,且系统必须保证恒流、恒压的稳定性。系统的设计框架,包括电压/温度采样模块、开关控制模块、保护机制模块和充电模块(实际设计中并没有严格按照这种顶层的模块划分)。

2.2 系统主控单元

锂电池智能充电原理,设计电路,充电方法.

锂电池智能充电原理,设计电路,充电方法.

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学生姓名 专业 班级 0701电气技术 学号

题 目 锂电池充电器的设计

指导教师 职称 学 位

题目类别 □ 工程设计 □ 基础研究 □ 应用研究 □ 其它

【课题的内容与要求】

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89C51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。

【前言】

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。因此,电池厂商也研发出各种不同用途的电池，来适应电子装备的需求。使电子产品具有携带更方便，使用时间长等特点。

【方案的比较与评价】

锂离子电池具有以下优点：

（1）能量密度高，其体积能量密度和质量能量密度分别可达360W•h/dm3和150W•h/kg，而且还在不断提高。

（2）工作电压高，通常单节锂离子电池的电压为3.7 V，单体电池即可为3 V的逻辑电路供电。对于要求较高供电电压的电子设备，电池组所需串联电池数也可大大减少。

（3）自放电小，每月10%以下，不到镍镉电池的一半。

（4）可快速充放电，1次充电时容量可达标称容量的80%以上。锂离子电池负极用特殊的碳电极代替金属锂电极，因此允许快速充电。在特定情况下可在短时间内充足电，而且安全性能大大提高。

（5）寿命长，锂离子电池采用碳负极，在充放电过程中，碳负极不会生成金属锂，从而可以避免电池因内部金属锂短路而损坏。目前，锂离子电池的寿命可达1000 次以上，远远高于各类电池。