锂离子电池智能充电器硬件方案
基于单片机控制的锂电池充电器设计
基于单片机控制的锂电池充电器设计锂电池充电器是一种用于给锂电池进行充电的设备，可以帮助锂电池恢复电荷，延长其使用寿命。
在本文中，将设计一款基于单片机控制的锂电池充电器。
该充电器采用了单片机作为主控制器，能够对电池进行精确充电控制和状态监测，从而实现高效充电和安全使用。
首先，我们需要选择适合锂电池充电的充电电路。
在这里，我们选择了恒流恒压充电模式，这是一种最常见和最可靠的充电方式。
充电电路由电源、电流检测电阻、电流采样电路、电流反馈控制回路和电压反馈控制回路组成。
接下来，我们需要设计单片机控制电路。
为了实现对充电过程的精确控制，我们可以选择一款功能齐全且性能稳定的单片机，如STM32系列。
单片机将通过AD转换器读取电流和电压的值，并根据设定的充电算法计算出相应的控制参数，并通过PWM信号调节充电电路的输出。
同时，单片机还应该具备状态监测功能，以确保充电过程的安全性。
例如，单片机可以实时监测电压、电流和温度等参数，并根据预设的条件进行相应的保护措施，如断电、降功率或结束充电等。
此外，为了提高系统的可靠性和安全性，我们还可以添加一些辅助电路。
例如，过流保护电路可以通过检测输出电流是否超过一定的阈值来触发断电保护措施。
过热保护电路可以通过监测电池温度来触发降功率或断电保护。
短路保护电路可以通过监测电池和电路之间的电压差来触发断电保护。
最后，根据设计好的电路和程序，我们可以制作出实际的锂电池充电器原型。
在测试和调试的过程中，我们可以通过观察和记录充电电流、电压和温度等数据，来验证充电器的性能和可靠性。
综上所述，基于单片机控制的锂电池充电器设计是一个复杂而重要的工程。
通过合理的电路设计和程序编写，我们可以实现对锂电池的高效充电和安全使用，延长电池的寿命，为多种应用提供可靠的电源解决方案。
一款基于BQ24610的智能锂电池充电方案
一款基于BQ24610的智能锂电池充电方案
1.概述
随着移动电话、笔记本电脑、平板电脑等众多便携式电子设备的迅速普及应用，与之配套的小型锂离子电池、锂聚合物电池等二次电池的生产及需求量与日俱增，特别是锂离子电池体积小、重量轻;循环寿命长、充电可达几百次甚至上千次;自放电率低等优点广泛应用于可移动便携式电子产品中。
因此，设计一套高精度锂离子充电管理系统对于锂离子电池应用是至关重要的，严格防止在电池的使用中出现过充电、过放电等现象。
目前比较成熟的锂电池充电管理方案就是基于笔记本电脑的方案，该类电源管理方案已经接近成熟，但是往往成本较高，不太符合应用于便携式分子筛制氧机设计中。
结合成本与性能的考虑，最后我们选择BQ24610 芯片作为主芯片，结合外围电路，来设计便携式分子筛制氧机电源管理模块。
BQ24610 是TI 公司生产，可以实现5V-28V 锂电池充电管理。
充电控制器与
传统的控制器相比较，效率更高，散热更少;充电电压及电流的准确度接近百分之百，有助于延长电池使用寿命;集成型独立解决方案可提高设计灵活性，缩小整体解决方案尺寸，更有利于广泛应用于便携式设备中;动态电源管理可在电池充电时仍可为系统供电，最大限度地提高适配器功率[3].本文就通过在实际中的探索，对电池充电控制器和选择器芯片BQ24610 的基本性能、工作原理、参数
设置及应用中出现的问题进行了分析，给出了相应的典型应用电路设计。
2.BQ24610 功能及特性
2.1 引脚介绍
ACN(引脚1)：适配器电流误差放大器负输入。
ACP (引脚2)：适配器电流误
差放大器正输入。
ACDRV (引脚3)：AC 或适配器电源选择输出。
CE(引脚4)：。
锂离子电池智能充电器硬件的设计
鋰離子電池智能充電器硬體的設計鋰離子電池具有較高的能量重量和能量體積比，無記憶效應，可重複充電次數多，使用壽命長，價格也越來越低。
一個良好的充電器可使電池具有較長的壽命。
利用C8051F310單片機設計的智能充電器，具有較高的測量精度，可很好的控制充電電流的大小，適時的調整，並可根據充電的狀態判斷充電的時間，及時終止充電，以避免電池的過充。
本文討論使用C8051F310器件設計鋰離子電池充電器的。
利用PWM脈寬調製產生可用軟體控制的充電電源，以適應不同階段的充電電流的要求。
溫度感測器對電池溫度進行監測，並通過AD轉換和相關計算檢測電池充電電壓和電流，以判斷電池到達哪個階段。
使電池具有更長的使用壽命，更有效的充電方法。
設計過程1 充電原理電池的特性唯一地決定其安全性能和充電的效率。
電池的最佳充電方法是由電池的化學成分決定的（鋰離子、鎳氫、鎳鎘還是SLA電池等）。
儘管如此，大多數充電方案都包含下麵的三個階段：● 低電流調節階段● 恒流階段● 恒壓階段/充電終止所有電池都是通過向自身傳輸電能的方法進行充電的，一節電池的最大充電電流取決於電池的額定容量（C）例如，一節容量為1000mAh的電池在充電電流為1000mA時，可以充電1C(電池容量的1倍)也可以用1/50C(20mA)或更低的電流給電池充電。
儘管如此，這只是一個普通的低電流充電方式，不適用於要求短充電時間的快速充電方案。
現在使用的大多數充電器在給電池充電時都是既使用低電流充電方式又使用額定充電電流的方法，即容積充電，低充電電流通常使用在充電的初始階段。
在這一階段，需要將會導致充電過程終止的晶片初期的自熱效應減小到最低程度，容積充電通常用在充電的中級階段，電池的大部分能量都是在這一階段存儲的。
在電池充電的最後階段，通常充電時間的絕大部分都是消耗在這一階段，可以通過監測電流、電壓或兩者的值來決定何時結束充電。
同樣，結束方案依賴於電池的化學特性，例如：大多數鋰離子電池充電器都是將電池電壓保持在恒定值，同時檢測最低電流。
基于单片机的锂离子电池充电系统设计方案
基于单片机的锂离子电池充电系统设计方案
一、电池充电系统概述
锂离子电池充电系统是一种针对锂离子电池充电的系统，它是利用可
编程控制器或单片机技术的智能化充电系统。
通常，它可以对电池进行分
析测试，检测电池的容量、温度，根据结果调整电流，充电电压等，以保
证电池充电过程的安全性，并可以提高电池的充放电效率，减少电量损耗。
二、电池充电系统基本组件
1.可编程控制器或单片机：主要用于系统的智能控制，可以根据电池
的充电状态进行充电电流和电压等参数的调整，以保证电池的充电安全性。
2.电池充电电路：由电源，半导体三极管控制器，负载和电流传感器
组成。
此充电电路用于提供充电电流和电压，检测电池参数，以确保电池
充电过程的安全性。
3.充电控制芯片：此芯片主要用于对电池状态和参数的监测，根据监
测结果，调整充电电流和电压，以提高充放电效率。
3.电压电流检测电路：可检测电池充电电流和电压，并将检测结果反
馈给可编程控制器或单片机，以实现充电控制。
4.电池温度检测电路：可检测电池内部的温度，以便调整温度，确保
电池的安全性。
三、电池充电系统的基本工作原理。
基于BQ24060的锂离子电池充电器的设计
基于BQ24060的锂离子电池充电器的设计锂离子电池充电器的发热问题向来是工程师在举行锂离子电池充电器设计时的难点之一，假如设计不周密，会带来平安问题。
从电量和容量两方面来讲，锂离子电池的能量密度都很大，因此广泛应用于便携式设备，如PDA、MP3、手机、数码相机等。
因为高集成度线性电池充电器容易易用、成本低、体积小，因此广泛应用于为单体锂离子电池充电。
但是，假如用不具备热调整功能的适配器给便携式系统锂离子电池充电，线性充电器的散热难题就会凸显出来，难以保证在平安散热范围内工作。
这里介绍一种基于TI公司的锂离子电池充电器专用芯片BQ24060、支持热调整庇护功能的锂离子电池充电器的设计办法。
它不仅能够使工程师完美散热方面的考虑，同时还能极大化充电率，尽可能缩短充电时光，同时具备输入过压庇护(VOP)功能。
有着较强的有用性。
1 BQ24060芯片功能特点BQ24060是TI公司的一个高集成的锂离子电池充电管理IC，其功能引脚1所示，表1介绍了各引脚功能。
BQ24060提供能在有限空间里完成多功能的、平安的满充电的锂离子电池充电器设计，其内部集成了1 A功率FET以及，因而能够承受高达26 V的输入。
该产品还提供具备独特平安与低压降特性的全面充电管理功能，以延伸电池用法寿命。
BQ24060可以使锂离子电池分三阶段举行充电：预充电方式、恒流热调整充电方式、精确恒压充电方式。
充电终止是基于一个最小电流。
内部可编程充电定时器为充电终止和在热调整状态动态调整提供平安保障。
BQ24060充电算法缩短了充电时光，实现了总充电量的最大化，并可庇护电池免遭过热损坏或电损坏。
当电池电压降到内部阈值以下时，BQ24060会重新开头充电，假如去除外部输入电源，那么就会进入低功耗睡眠模式。
BQ24060集成了反向阻断庇护机制，以避开在没有DC第1页共6页。
锂电池智能充电原理,设计电路,充电方法.
第三部分毕业设计正文锂电池充电器的设计[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 lithium battery chargerSui Chaoyun0701 electricity techniqueAbstract: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 ofcellphone,digital product and so on.Key words: Lithium-ion battery, Charger, Hardware circuit, Software design目录第一章绪论 (1)1.1 课题的背景及目的 (1)1.2 论文的构成及研究状况 (1)1.3 锂电池充电器的功能描述 (2)第二章锂电池充电器的介绍及系统设计框架 (3)2.1 锂离子的介绍 (3)2.1.1 锂离子电池的发展 (3)2.1.2 锂电池的工作原理及结构 (3)2.1.3 锂电池充电器的充电特性 (5)2.2 系统设计框架 (6)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)第三章锂电池充电器的设计 (10)3.1 锂电池充电器的工作原理 (10)3.1.1 89C51芯片简介 (11)3.1.2 系统指示灯电路 (12)3.1.3 电源电压与环境温度采样电路 (12)3.1.4 精确基准电源产生电路 (13)3.1.5 开关控制电路 (14)3.2 锂电池充电器的设计理念 (15)3.2.1 设计思路 (15)3.2.2 系统主流程 (15)3.2.3 充电流程设计 (17)3.2.4 程序设计 (18)结束语 (31)致谢 (32)参考文献 (33)第一章绪论1.1 课题的背景及目的电子信息时代使对移动电源的需求快速增长。
基于单片机的智能充电器硬件设计
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:AAbstract:Lithiumion batteries have become the most widely used rechargeable batteries due to their many 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)。
锂电池快充方案
锂电池快充方案引言随着智能设备的普及和便携性的要求不断增加，锂电池作为一种高能量密度、长周期寿命和较低自放电率的电池技术，逐渐成为主流。
然而，传统的锂电池充电时间长、效率低的问题也限制了其应用范围。
为了解决这个问题，科技公司和电池制造商们纷纷推出了各种锂电池快充方案。
本文将介绍几种常见的锂电池快充方案以及它们的优缺点。
USB-PD快充USB Power Delivery（USB-PD）是一种智能充电技术，可以通过USB接口为设备提供更高功率输出。
与传统USB接口相比，USB-PD可以提供更高的电压和电流，从而实现更快的充电速度。
USB-PD快充的优点在于广泛的适应性，因为几乎所有现代智能设备都支持USB接口。
此外，USB-PD具有逆向兼容性，可以通过适配器连接到不同类型的设备。
然而，USB-PD快充也存在一些限制，例如需要支持USB-PD的充电器和电缆，以及设备自身必须支持USB-PD协议。
快充充电协议除了USB-PD快充，还有一些其他的快充充电协议，例如Qualcomm的Quick Charge和OPPO的VOOC。
这些协议通常与特定品牌或型号的智能设备兼容，并使用专有的充电器和电缆来提供更高效的充电体验。
快充充电协议的优点在于它们可以针对特定品牌和设备进行优化，提供更高的充电效率和更短的充电时间。
然而，这也意味着用户在购买和使用快充充电器时需要注意兼容性问题。
GaN快充技术氮化镓（GaN）是一种新型半导体材料，具有更高的能量转换效率和更小的体积。
在锂电池快充方案中，GaN技术可以用于充电器的设计，以提供更高的功率输出和更小的体积。
GaN快充技术的优势在于它可以大大减小充电器的尺寸和重量，同时提供更高的充电效率。
然而，由于GaN技术仍处于发展阶段，目前市场上的GaN充电器相对较少，价格也相对较高。
无线快充技术无线快充是一种无需通过电缆连接即可充电的技术。
它通过电磁感应或电磁共振将电能传输到设备上进行充电。
AP5056的大电流锂电池充电器方案
AP5056的大电流锂电池充电器方案一、AP5056芯片介绍AP5056是一款集成了高精度电流和电压输出控制的锂电池充电管理芯片，能够实现多种充电方案。
它具有低外电阻并且能够通过外部N-MOS 管实现高效率的充电控制。
AP5056还支持充电器电源直接供电，无需使用电池供电。
二、AP5056大电流充电器方案设计1.输入电源电压选型2.充电电流选型根据实际需求，选择合适的充电电流，可通过外部电流采样电阻来设置充电电流。
AP5056支持最大充电电流为2.5A，但受限于PCB布局和散热等因素，建议选择稍小的充电电流。
3.充电电压选型4.充电状态指示设计使用LED或其它适配器的指示灯来显示充电状态，AP5056的充电过程中会产生不同的充电状态信号，可以通过IO口来控制指示灯的亮灭。
5.温度保护设计在AP5056进行充电过程中，如果芯片温度过高会引起电流降低或芯片关闭，以保护芯片的安全运行。
因此，在电路设计中，应该合理安排电路布局和增加散热措施，以保持芯片的正常工作温度。
6.充电器输出电流限制为了避免过流对设备和电池的损害，AP5056充电电流可以通过外部电流采样电阻和输出短路保护来进行限制。
三、AP5056大电流充电器方案的优势1.高效率：通过外部N-MOS管实现高效率的充电控制，减少电能损耗。
2.多功能：AP5056支持多种充电方案，并具有输入过压保护、温度保护、输出短路保护等功能。
3.简化设计：AP5056集成了电流和电压输出控制，简化了锂电池充电器的设计。
4.兼容性强：支持输入电源范围广泛，适用于多种充电器方案。
总结：以上是AP5056大电流锂电池充电器的设计方案介绍，通过合理选型和设计，可以实现高效、安全的锂电池充电。
但在具体设计过程中，还应当根据实际需求和芯片的操作手册进行详细的电路设计和验证。
锂离子电池智能充电控制器的研究与设计
锂离子电池智能充电控制器的研究与设计摘要：本文论述了一种先进的锂离子电池充电控制器设计：在充电前检测电池的电压值，再对电压过低的电池进行涓流充电。
当电池最终浮充电压达到4.2V时，充电过程终止，整个过程由低功耗MCU 进行控制。
在检测到温度升高时，内部的热限制电路将自动减小充电电流。
再结合专用的控制执行和保护电路，实现了锂离子电池充电控制的智能化。
该设计通过了理论分析与实物制作测试，证明了该设计可行、可靠。
关键字：锂电池；充电；保护电路；MCU1 引言便携式电子产品的迅猛发展促进了电池技术的更新换代，而便携设备的一个重要供电方式是采用电池供电，锂电池是近十几年才发展起来的一种新型电源。
聚合物锂离子电池在电子消费类产品中有广泛的应用，要求设计出一款通用型的锂离子电池充电控制器，能对较大容量的电池（2000mAh以上）进行智能充电。
对锂离子电池的充电特性进行研究，设计出充电控制电路，充电过程以LED指示灯显示。
锂离子电池在各类电子产品中获得了广泛的应用，所以该课题的设计具有较强的实际意义。
具体设计细节指标如下：（1）对锂离子电池的充电特性进行研究；（2）正确设计充电控制电路及保护电路；（3）完成电路原理图设计；（4）完成系统的调试分析。
2 锂离子电池的充电特性和充电方法2.1 锂离子电池充放电特性在电压方面，锂电池电池对充电终止电压的精度要求很高，误差不能超过额定值的1%。
终止电压过高，会影响锂离子电池的寿命，甚至造成过充电现象，对电池造成永久性的损坏;终止电压过低，又会使充电不完全，电池的可使用时问变短。
.图2.2显示了充电终止电压对电池寿命的影响。
可以看到，充电终止电压越高，电池寿命越短，4.2V是充电曲线函数的拐点。
因此，结合充电终止电压对电池容量和电池寿命的影响，一般将充电终止电压设定在4.2V。
2.2锂离子电池充电方法这款充电器采用恒流恒压的充电方案。
在CC/CV充电器中，充电通过恒定电流开始。
智能充电器毕业设计
智能恒压充电器设计内容摘要：电子技术的快速发展使得各种各样的电子产品都朝着便携式和小型轻量化的方向发展，也使得更多的电气化产品采用基于电池的供电系统。
目前，较多使用的电池有镍镉、镍氢、铅蓄电池和锂电池。
它们的各自特点决定了它们将在相当长的时期内共存发展。
由于不同类型电池的充电特性不同，通常对不同类型，甚至不同电压、容量等级的电池使用不同的充电器，但这在实际使用中有诸多不便。
本课题设计是一种基于单片机的锂离子电池充电器，在设计上，选择了简洁、高效的硬件，设计稳定可靠的软件，详细说明了系统的硬件组成，包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及光耦隔离电路，并对本充电器的核心器件—MAX1898充电芯片、AT89C51单片机进行了较详细的介绍。
阐述了系统的软硬件设计。
以C语言为开发工具，进行了详细设计和编码。
实现了系统的可靠性、稳定性、安全性和经济性。
该智能充电器具有检测锂离子电池的状态；自动切换充电模式以满足充电电池的充电需要；充电器短路保护功能；充电状态显示的功能。
在生活中更好的维护了充电电池，延长了它的使用寿命。
关键字：智能恒压充电器锂电池MAX1898Design of intelligent constant voltage chargerAbstract:the rapid development of electronic technology makes a wide variety of electronic products towards portable and compact lightweight direction, more electrical products based on battery power supply system. At present, the use of more batteries nickel-cadmium, nickel-metal hydride, lead battery and lithium battery. Their respective characteristic decided they would in a fairly long period of coexistence. Due to the different characteristics of different types of charge of the battery, usually of different types, and even different voltage, high-capacity battery using different charger, but it has a lot of inconvenience in practical use. The design is based on a single-chip Li-ion battery charger, in the design, selection, a simple and efficient hardware design, stable and reliable software, a detailed description of the hardware structure of the system, including single chip circuit, a charging control circuit, voltage conversion and optically coupled isolation circuit, and the charger core devices - MAX1898 charging chip, AT89C51 chip are introduced in detail. Elaborated the system hardware and software design. Using the development tool of C language, a detailed design and coding. Realization of the system reliability, stability, security and economy. The intelligent charger with detecting lithium ion battery condition; automatic switching charging mode to meet the need of the charger rechargeable battery charging; short circuit protection; the charging state display function. In life the better maintenance of rechargeable batteries, prolongs its service life.Keywords: intelligent constant voltage charger lithium battery MAX1898目录前言 (1)1 实例说明 (1)2 设计思路分析 (1)2.1要实现智能化充电器，需要从下面两个方面着手。
锂离子电池充电器规格书
锂离子电池充电器规格书1. 引言本文档旨在提供关于锂离子电池充电器的规格信息。
锂离子电池充电器是一种电子设备，用于为锂离子电池充电，在充电过程中确保充电器的安全性和性能。
2. 规格2.1 输入电压- 标称输入电压：220VAC- 输入电压范围：200VAC - 240VAC- 输入频率：50Hz2.2 输出电压- 标称输出电压：DC 12V- 输出电压精度：±5%2.3 输出电流- 标称输出电流：2A- 最大输出电流：3A2.4 充电方式- 充电模式：恒定电流充电(CC)/恒定电压充电(CV)- 充电截止条件：- 恒定电流阶段：当电池电压达到4.2V时- 恒定电压阶段：当电池充电电流下降至0.05C时2.5 安全性能- 过充保护：当电池电压超过4.2V时，充电器自动停止充电。
- 过流保护：当输出电流超过3A时，充电器自动停止充电。
- 短路保护：当输出端出现短路时，充电器自动停止充电。
- 温度保护：当充电器工作温度过高时，充电器自动停止充电。
2.6 外观和接口- 外观尺寸：100mm x 50mm x 30mm- 输入接口：国标插头- 输出接口：USB Type-A3. 注意事项- 请使用厂商提供的指定电源适配器，以确保充电器性能和安全性。
- 在充电过程中，请确保室内通风良好，避免过热情况的发生。
- 充电器不适用于非锂离子电池类型的充电。
以上是锂离子电池充电器的规格书内容。
如有任何疑问或需要更详细的信息，请随时与我们联系。
谢谢！。
锂离子电池的全新电池充电解决方案
过去数年，高效率、轻巧、快速充电、安全且符合成本效益的可携式电源需求逐渐升高，因此业界陆续开发多种新式电池技术，包括镍金属氢化物(NiMH)、可充电式硷性、锂离子(Li-ion)、和锂聚合物(Li-poly) 电池等。
一般来说，这些新的电池化学机制需要更精细的充电和保护电路，才能达到最大效能并确保安全性。
幸好，业界也同样开发出先进的半导体元件，能对这些电池进行充电和保护。
本文将探索这些新式电池技术的效能和限制，也将探讨并介绍一些半导体供应商针对锂离子电池所推出的新式充电解决方案，例如Maxim Integrated, Linear Technology 和Texas Instruments。
电池技术在可携式电子设备领域中，近几年出现了一些崭新的可充电式电池化学机制，足以和长久以来受到爱用的镍镉(NiCd) 技术竞争。
因为镍镉技术具有低阻抗的特性，可在短时间内达到高电流，因此NiCd 技术依然在动力工具等应用中受到欢迎。
然而，智慧型手机、平板装置与数位相机等现代可携式应用的设计人员，目前皆追求比NiCd 具有更高容量且更低放电率的电池。
此外，这些应用皆需要能快速充电且轻质的电池。
符合这些需求的电池技术包括镍金属氢化物(NiMH)、锂离子(Li-ion) 和锂聚合物(Li-poly) 电池。
NiMH 电池具有更大容量和更快的充电速度，但却具有NiCd 两倍高的自放电率，相对来说是较高的比率（表1）。
电池重要参数表1：不同化学类型的电池重要参数（资料来源：Maxim Integrated）诚如Maxim Integrated 的AN676 应用说明所述1，锂离子和锂聚合物电池在可携式产品中受到欢迎，因其具有比NiCd 和NiMH 电池高出许多的容量和低许多的放电率。
此外，应用说明中也指出锂离子电池的重量减轻许多。
因此，与NiMH 相比，锂离子电池的每单位质量能提供几乎两倍的容量。
然而，锂离子电池亦具有几项限制。
符合JEITA规范的锂离子电池充电器解决方案
符合JEITA 规范的锂离子电池充电器解决方案作者：钱金荣(Jinrong Qian)，德州仪器(TI) 高级便携式产品电池充电管理部门经理电池充电器安全与JEITA 规范锂离子电池广泛应用于消费类电子产品中，从手机到笔记本电脑不一而足。
在众多可充电电池中，它拥有最高的容量和重量能量密度，并且没有记忆效应。
它们还具有10 倍于镍氢(NiMH) 电池的自放电率，可以提供系统要求的恒定电能；但是，它们安全吗？业界的所有人都亲眼目睹过笔记本电脑爆炸的场景，也听到过由于存在电池安全问题出现的大规模、史无前例的锂离子电池召回事件。
这些电池爆炸或火灾均起因于制造工艺。
电池包含数种金属成份，它们有时会导致电池内部出现不需要的金属杂质。
这些杂质一般为锋利的金属碎片，它们产生自电池外壳或电极材料。
如果这些碎片处于电池电极和隔离层之间，则负极循环的电池会最终使这些碎片刺穿隔离层。
这样会导致在正负电极之间形成微短路，从而产生高热量，最终导致出现起火和/或爆炸。
高温、起火和爆炸都是散热失控（一种电池进入失控反应的状态）的结果。
在散热失控过程中，带有LiCoO2（阴极物质和石墨以及阳极物质）的电池内部温度高达约175°C。
这是一种可引起火灾的不可逆、高度放热的反应，一般出现在对电池充电时。
图1显示了常常用于老旧锂离子电池充电系统的充电电流和充电电压过温，这些系统很容易会出现散热失控。
在0 到45°C 电池温度下，电池充电电流和充电电压均为恒定。
较高的电池温度不仅仅会加速电池老化，而且会增加电池故障的风险。
图 1 老式锂离子电池充电系统的上限充电电流和充电电压为了提高锂离子电池充电的安全性，JEITA 和日本电池协会在2007 年 4 月20 日颁布了新的安全规范。
他们的规范强调了在某些低高温范围内避免使用高充电电流和高充电电压的重要性。
JEITA 认为，锂离子电池问题均出现在高充电电压和高电池温度下。
锂离子电池智能充电控制器的研究与设计
文章编 号： １ ６ ７ ４ —０ ９ ８ ｘ（ ２ Ｏ １ ３ ） ０ ７ （ ｂ ） 一０ ０ ５ ６ －０ ２
便 携 式 电子 产 品 的 迅 猛 发 展 促 进 了
１ ． ２ 锂 离子 电池 充电 方法 这 款 充 电 器 采 用 恒 流 恒 压 的 充 电 方 案。 在ＣＣ ／ ｃ Ｖ充 电 器 中 ， 充 电通 过 恒 定 电
Ｕｌ
完全， 电池 的 可使 用时 问变 短 。 图２ 显 示 了充 电终止 电压 对 电 池 寿 命的 影 响 。 可以看到，
充 电终 止 电压 越 高 ， 电池 寿 命 越 短 ， ４． ２ Ｖ 是 充电 曲线 函数 的 拐 点。因 此 ， 结 合 充 电终
图３系统功能框图
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Ｓｃ ｉ ｅｎｃ ｅ ａ ｎｄ Ｔｅ ｃｈｎ ｏｌ ｏｇｙ ￣ｎｏ ｖｅ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｈｅｒ ａｌ ｄ
工 业 技 术
锂 离子 电池智 能 充 电控 制器 的研 究与设 计
（ １ ． 许 昌开普 电气研究院
蒋冠前’ 李志勇’ 胡韵华 魏永强 河南许昌 ４ ６ １ ０ ０ ０ ；２ ． 许继 电气股份有限公司
该 设 计 采 用充 电芯 片 与单 片 机 双 重 保
护机制， 能 够 精确 限 制 充 电截 止 电压 ， 最 大 １ ． １锂 离 子 电池充 放 电特 性 Ｍ ＡＸｌ ８ ７ ９ 在 电压 方 面 ， 锂 电池 电池 对 充 电终 止 电 限 度 地 保 护用 户的 锂 离子 电 池 ； 能 够 极 大 的 减 少 压 的精 度 要 求 很 高 ， 误 差不 能 超 过 额 定 值 独 特 的 大 电 流 充 电模 式 ， 单片 机能 够 监 测当前 电池 电 的１ ％。 终 止 电压 过 高 ， 会影 响 锂 离子 电 池 的 电池 充 电时 间； 寿 命， 甚 至 造 成过 充电 现 象 ， 对 电池 造成 永 久性 的 损 坏 ； 终 止 电 压过 低 ， 又 会 使 充 电不 压， 实 时反 馈在 显示 屏上 。 ２ ． １ ． １ ＭＣＵ主控 芯 片 本 设 计 采用 Ｓ ＴＣ公 司生 产 的 Ｓ ＴＣｌ ２ Ｃ５
高性能锂电池充电器设计方案
高性能锂电池充电器设计方案作者：郝杰来源：《中国新技术新产品》2009年第08期摘要：利用美国DALLAS公司的DS2770、DS2720等芯片构成锂离子电池充电器，简化了锂离子电池充电器的设计,提供具有充电控制、电源控制、电量计数、电池保护、计时和对电池识别等功能的高性能锂电池充电器组合方案。
本文介绍了该设计方案的功能和特点。
关键词：锂离子电池；充电控制与保护；电量计量；1-Wire接口锂离子电池因具有较高的能量密度，与镍铬/镍锰氢电池、铅酸电池相比具有体积小、重量轻等优势，所以在GSM/CDMA和数码相机、摄像机及PDA等高端便携式产品中被广泛应用。
但锂离子电池对保护电路要求较高，在电池使用中需要严格避免出现过充电、过放电现象，需要在设备内建立一个高性能的锂离子电池充电器，以保证锂离子电池在使用中避免过充电、过放电等损害现象的发生。
锂离子电池充电方式为恒流-恒压方式，通过监测电池的电压判断电池是否充满，为有效利用电池容量需要较高的电压检测精度（精度高于1%）。
为保证安全充电，充电终止检测除电压检测外需采用其它的辅助方法作为防治过充的后备措施，如监测电池温度、限定充电时间。
另外，由于锂离子电池出现过放电时同样会造成电池的损坏，一般在电池充电前需要检测电池是否可充，通常在对锂离子电池进行快速充电时需保证每节电池电压高于2.5V，温度高于+2.5℃、低于50℃，这就要求充电器具有预充过程。
由此看来，虽然锂离子电池具有较高的性能指标，但对充电器的保护措施要求较高，如果用分离元件构成锂离子电池充电器，电路将十分复杂，而且设计时间较长。
为此，利用美国DALLAS公司的DS2770、DS2720等芯片构成锂离子电池充电器，简化了锂离子电池充电器的设计,提供一个具有充电控制、电源控制、电量计数、电池保护、计时和对电池识别等功能的高性能锂电池充电器组合方案，见图1所示。
用它可替代目前市场上的现有的锂电池保护／充电控制电路---充电器。
智能锂电充电器 产品规格书
智能锂电充电器产品规格书一．产品功能：（1） 本产品是一种智能锂电充电器,带有电池容量测试功能。
可以对7.2V及3.6V的锂电池进行操作。
（2） 本产品的最大充电电流为1A。
可由介片设定充电电流为1A或700mA ，而3.6V 的电池充电电流全部为700mA 。
（3） 本产品是12V，1A供电。
开关电源带有安全认证，可销售于全世界。
（4） 本产品共分为三个部分，开关电源和充电器主体及放电部分。
本产品的容量测试精确度为5%，可以满足日常的一般需要，可以把真假电池的容量判别出来，及测试出旧的电池容量，确定是否需要报废。
二．产品规格：a) 在不加电源的情况下，直接插进电池，电池百分比侦测显示功能。
这功能只对7.2V的锂电池有效，对3.6V的锂电池无效。
b) 有NTC侦测功能即是温度保护功能。
（对于10K的普通的NTC电阻起作用，即是NTC的阻值在4.7K时会关掉一充电及放电功能，之后显示工作错误）c) LCD背光功能。
d) 电池容量测试。
原理由恒流700mA放电及时间计算得出。
三．显示界面a) 液晶显示图1B）一个LED显示放电体是否插入充电器。
四．A）充电器的结构（见机械设计，及外观设计）B）放电体的结构五．充电器的工作说明（设计要求）。
本产品有四种工作模式：1。
等待电池模式。
2。
充电模式一：包含基本充满模式及定时恒压充满模式3。
放电模式4.。
充电模式二本产品的百分比显示为1%步进，容量为1mAH步进。
Ⅰ。
充电器不插电源，即是电池侦测的情况：1．当不插入电源的情况下，把7.2V的电池，放入电池槽时。
A）充电器自动侦测电池的百分比容量及显示，例如：电池容量为80%时则LCD的显示为图2，并LCD背光点亮。
图2B）当电池在15S内没取出时，LCD背光熄灭，即是进入省电模式。
（注意：其实这时候的充电器所使用的电流有3mA左右，也即是电池所提供的电流，也就是说电池一直没取出时，电池的容量消耗得很快，一天大约消耗容量24*3=72mAH。
基于单片机控制的智能锂电池充电器
基于单片机控制的智能锂电池充电器智能锂电池充电器是一种通过使用单片机控制技术，对锂电池进行精确、高效的充电的设备。
它不仅能够提供安全、可靠的充电过程，还能够根据具体的需求对充电进行调节和优化。
本文将介绍智能锂电池充电器的工作原理、特点以及在实际应用中的优势。
一、工作原理智能锂电池充电器的工作原理基于单片机控制技术。
当电池连接到充电器时，充电器通过测量电池的电压、电流以及温度等参数，将这些数据发送给单片机。
单片机根据这些数据来判断充电状态，然后根据预设的充电模式来调节电压和电流进行充电。
同时，单片机还可以对充电过程进行实时监控和反馈，确保充电安全可靠。
二、特点智能锂电池充电器具有以下几个特点：1. 高安全性：智能锂电池充电器通过单片机控制技术实时监测和管理电池的充电状态，能够避免因过充、过放、过流等问题引发的安全隐患，有效保护电池和使用者的安全。
2. 高充电效率：智能锂电池充电器能够根据电池的需求来动态调节电压和电流，实现更加高效的充电，提高充电效率，缩短充电时间。
3. 多功能性：智能锂电池充电器可以配置多种充电模式，如恒压充电、恒流充电、三级充电等，以满足不同种类锂电池的充电需求。
4. 显示和保护功能：智能锂电池充电器通常配备有液晶显示屏，可以实时显示充电状态和参数，便于用户了解和掌握充电过程。
同时，它还具备过温保护、短路保护等多重安全功能，确保充电过程的安全性。
5. 设计精巧、体积小巧：智能锂电池充电器结构紧凑，外观美观，便于携带。
用户可以随时随地对锂电池进行充电，方便实用。
三、实际应用优势智能锂电池充电器在实际应用中有诸多优势：1. 广泛应用于移动设备领域：由于智能锂电池充电器的高效、安全、多功能特点，它广泛应用于手机、平板电脑、便携式音乐播放器等移动设备充电场景。
用户可以通过智能锂电池充电器轻松、安全地对移动设备进行充电。
2. 智能家居领域的充电设备：随着智能家居的快速发展，各类智能设备如智能手表、智能音箱等电子产品也得到了广泛应用。
使用STM32实现锂电池充电器
使用STM32实现锂电充电器问题问题：：在很多便携式消费类设备上，通常需要通过USB 口对设备自带的锂电池充电。
如果使用专用的电池管理芯片，不仅增加了产品成本，也增大了PCB 的面积。
所以客户希望在已有的主芯片STM32 上同时实现对锂电池的充电管理。
调研调研：：锂离子电池充电分为两个阶段：先恒流充电，到接近终止电压时改为恒压充电，电池以充电率为1C 恒流充电，开始时电池电压以较大的斜率升压，当电池电压接近4.2V 时，改成4.2V 恒压充电，电流渐降，电压变化不大，到充电电流降为1/10C 时，认为接近充满，可以终止充电。
（C 是以电池标称容量对照电流的一种表示方法，如电池是1000mAh 的容量，1C 就是充电电流1000mA，注意是mA 而不是mAh，0.01C 就是10mA。
）结论结论：：使用STM32片上定时器的PWM 输出和ADC 采样功能即可实现对锂电池的充电管理。
处理处理：：本方案在STM32F101上完成。
BTY_CHRG（PB0）为定时器的PWM 输出，用于控制MOSFET 的开关程度，从而改变对锂电的充电电流。
TSC101用于充电电流的检测，将电流转换为电压量。
BTY_V(PA3)和BTY_I(PB1)为STM32的ADC 输入通道。
STM32通过采样充电电流BTY_I 和电池电压BTY_V，来调整PWM 输出的占空比，以实现闭环控制。
当BTY_V 小于4.2V 时，逐步调整PWM 波的占空比，使BTY_I 达到1C进行充电。
当检测到BTY_V 大于或等于4.2V 时，逐步调整PWM 波的占空比，使BTY_I 降至0.1C 进行充电。
当充电电流小于0.01C 时，充电完成。
建议建议：：客户可在本例程的基础上实现智能三段式充电，或增加温度检测，以提高产品的安全可靠性。
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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<C）例如，一节容量为1000mAh的电池在充电电流为1000mA时，能够充电1C(电池容量的1倍>也能够用1/50C(20mA>或更低的电流给电池充电。
尽管如此，这只是一个普通的低电流充电方式，不适用于要求短充电时间的快速充电方案。
现在使用的大多数充电器在给电池充电时都是既使用低电流充电方式又使用额定充电电流的方法，即容积充电，低充电电流一般使用在充电的初始阶段。
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，容积充电一般见在充电的中级阶段，电池的大部分能量都是在这一阶段存储的。
在电池充电的最后阶段，一般充电时间的绝大部分都是消耗在这一阶段，能够经过监测电流、电压或两者的值来决定何时结束充电。
同样，结束方案依赖于电池的化学特性，例如：大多数锂离子电池充电器都是将电池电压保持在恒定值，同时检测最低电
流。
镍镉、NiCd电池用电压或温度的变化率来决定充电的结束时间。
充电时部分电能被转换成热能，直至电池充满。
而充满后，所有的电能将全部被转换成热能。
如果此时不终止充电，电池就会被损坏或烧毁。
快速充电器电池<完全充满的时间小于两小时的充电器）则能够解决这个问题，因为这些充电器是使用高充电电流来缩短充电时间的。
因此，对于锂离子电池来说,监测它的温度是至关重要的，因为电池在过充电时会发生爆裂，在所有的充电阶段都应该随时监测温度的变化，而且在温度超过最大设定值时立即停止充电。
2 总体设计
充电电路由三部分：控制部分，检测部分及充电部分组成。
如图1所示，采用F310单片机进行充电控制，单片机本身具有脉宽调制PWM型开关稳压电源所需的全部功能，具有10位A/D转
换器。
利用单片机A/D端口，构成电池电压，电流，温度检测电路。
单片机经过电压反馈和电流反馈信号，直接利用PWM输出将数字电压信号并转化成模拟电压信号，能够保证控制精度。
3 控制部分电路设计
C8051F310单片机
①模拟外设
a.10位ADC：转换速度可达200ks/s,可多达21或17个外部单端或差分输入，VREF可在外部引脚或VDD中选择，内置温度传感器<±3℃），外部转换启动输入；
b.两个模拟比较器：可编程回差电压和响应时间，可配置为中断或复位源，小电流<〈0.5μA）。
②供电电压
a.典型工作电流：5mA、25MHz；。