单片机电池充电方案
基于51单片机的智能充电器的设计.doc
基于51单片机的智能充电器的设计1. 引言智能充电器的设计是将充电器与微控制器相结合，实现充电过程的自动化和优化。
本文将介绍一种基于51单片机的智能充电器的设计方案。
该充电器能够根据电池的状态智能调整充电电流和充电时间，提高充电效率和电池寿命。
2. 设计方案智能充电器的设计方案如下：2.1 硬件设计充电器的硬件主要包括电源模块、控制模块、显示模块和充电模块。
2.1.1 电源模块电源模块提供稳定的直流电源供给整个系统，可以使用变压器和整流电路来获得所需要的直流电压。
2.1.2 控制模块控制模块使用51单片机作为主控芯片，通过各种传感器检测充电电流、充电电压和电池状态。
根据检测结果，控制模块可以自动调整充电电流和充电时间，以最佳的方式完成充电过程。
2.1.3 显示模块显示模块用于显示充电器的状态信息，可以使用液晶显示屏或LED灯来实现。
2.1.4 充电模块充电模块是将电能传输到电池上进行充电的部分，可以采用一定的充电控制电路来控制充电过程。
2.2 软件设计智能充电器的软件设计主要包括充电算法和控制逻辑。
2.2.1 充电算法充电算法根据电池的充电状态和特性，计算出最佳的充电电流和充电时间。
常见的充电算法包括恒压充电、恒流充电和多段充电等。
2.2.2 控制逻辑控制逻辑负责监测电池的电压、充电电流和充电时间，并根据充电算法决定是否需要调整充电参数。
控制逻辑还可以实现保护功能，比如过流保护、过温保护和反接保护等。
3. 实现过程智能充电器的实现过程可以分为硬件设计和软件开发两个步骤。
3.1 硬件设计在硬件设计阶段，需要根据设计方案选择合适的电源模块、传感器、显示模块和充电模块。
然后进行硬件电路的布局和连接，确保电路正常工作。
3.2 软件开发在软件开发阶段，首先需要编写51单片机的控制程序。
根据充电算法和控制逻辑编写相关的代码，并与硬件进行连接和测试。
然后进行功能测试和性能优化，确保系统的稳定性和可靠性。
4. 总结本文介绍了一种基于51单片机的智能充电器的设计方案。
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。
基于单片机的智能锂电池充电管理系统设计
题目：基于单片机的智能锂电池充电管理系统设计系部：电子信息系专业：应用电子技术学号： _学生姓名： ___ ____指导教师： _____ ___职称： ______ ___目录1摘要 (2)1.1 课题研究的背景 (3)1.2镍氢电池、镍镉电池与锂离子电池之间的差异 (4)1.3 课题研究的意义 (5)2 电池的充电方法与充电控 (6)2.1电池的充电方法和充电器 (5)2.1.1 电池的充电方法 (5)2.2 充电控制技术 (9)2.2.1 快速充电器介绍 (9)2.2.2 快速充电终止控制方法 (10)3锂电池充电器硬件设计 (12)3.1 AT89C51 (13)3.2 电压转换及光耦隔离电路部分 (15)3.3 充电控制电路部分 (17)3.3.1 MAX1898充电芯片充电芯片充电芯片充电芯片 (17)4 锂电池充电器软件设计 (22)4.1程序功能 (22)4.2 主要变量说明 (22)4.3 程序流程图 (23)致谢 (28)参考文献 (29)1摘要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、AT89C2051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。
关键词：充电器；单片机；；锂电池；MAX1898Abstract：This topic design is one kind lithium ion battery charger which is based on Single Chip, in the design, it has chosen succinctly, the highly effective hardware, the design stable reliable software, explained in detail system's hardware composition, including the monolithic integrated circuit electric circuit, the charge control electric circuit, the voltage transformation and the light pair isolating circuit, and to this battery charger's core component - MAX1898 charge chip, at89C2051 monolithic integrated circuit has carried on the detailed introduction. Elaborated system's software and hardware design. Take the C language as the development kit, has carried on the detailed design and the code. Has realized system's reliability, the stability, the security and the efficiency.The intelligence battery charger has the examination lithium ion battery'scondition; The automatic cut over charge pattern meets when rechargeable battery's charge needs; Battery charger has short circuit protection function; The charge condition demonstration's function. The battery charger has made the better maintenance rechargeable battery in the life，and lengthened the rechargeable battery’s service life.Key words：Charger; SCM; Lithium battery; MAX1898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。
基于单片机的智能充电电源设计
基于单片机的智能充电电源设计前言伴随着社会的发展，手机用户的数量在不断增长，相应的对高性能、小尺寸的电池充电电源的需求也越来越大。
但市场上的手机充电器质量参差不齐，有诸多弊端。
很多外观相似，但内部线路不同导致性能大有差异。
虽然都能实现充满自停，但其实现的方式不同就会导致充电效果不同。
由于采用高电流快速充电，充满后不能及时停止，使电池由于过充而发热严重，从而严重缩短电池的寿命。
低成本的手机电池充电电源（万能充）都是采用电压比较法，为防止过充，一般只充到电池电量的90%就停止高电流充电，然后用小电流涓流充电，此时充电器指示灯不再闪烁，如果用户此时拔下电源，无疑电池的电量只充到了90%左右，再加上电压比较具有离散性，这90%的电量也只是个理论值，不精确。
手机技术的进步，如智能手机的出现，也对手机电池提出了更高的要求，容量要求越来越大。
因此要求有更复杂的充电算法以实现快速、安全充电。
一部好的手机充电电源不仅能在短时间内将电量充足，而且能对电池起到一定的保护作用，可以修复由于电池的记忆效应引起的电池活性衰退现象，同时避免由于电池发热引起的不安全因素。
虽然大部分商家极力推荐手机直充，但是这其中存在许多不方便的因素，比如体积大，不便于携带。
本设计提出一种结合智能充电芯片MAX1898和单片机AT89S51的充电电源软硬件设计方案。
MAX1898功能强大，内部电路包含输入电流调节器、充电电流检测器、电压检测器、温度检测器、定时器和主控器。
它与单片机强大的控制功能配合使用，使得手机电池充电电源更加智能化，通过改良外围电路可以大大减小手机电池充电电源的体积，使之便于携带，这样更能满足现代家庭生活的需求[1]。
1 总体方案的设计1.1 实现功能要实现智能化，要从两方面着手：（1）充电的实现。
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[2]。
在充电过程中引入51单片机的控制，从而实现电池预充、快充、满充、充电保护、自动断电和充电完成自动报警提示功能。
基于单片机的多模式蓄电池充电电路设计
岳敏中国矿业大学 信息与电气工程学院 江苏徐州 （221008)E-mail:chenning_101@摘 要：介绍了一种通用电池充电器的智能充电软件控制方法，利用这种充电方法根据电池的充电特性进行不同充电模式的转换。
采用AT89C51单片机芯片作为充电过程的控制芯片进行电路设计，实现A/D 转换和显示电路，并根据外部电路检测到的电池电压信息选择正确的充电模式，实现在涓流、恒流、恒压及浮充电模式之间的智能转换。
关键词：单片机；智能充电器；A/D 转换；显示电路中图分类号：TP368.11．引言一个好的充电器对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用，智能充电器具有操作简单、可靠性高和通用性强等优点，是充电器家族中的一个重要的组成部分，也是未来充电器发展的主要方向。
所谓智能充电器是指能根据用户的需要自主选择充电方式、对不同类型的充电电池进行充电、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器[1]。
充电控制器需要长时间控制并要进行电压检测，若用传统电路实现则电路复杂，采用单片机控制可大大减化电路，降低成本。
本充电器用AT89C51单片机进行充电定时控制。
在定时充电期间若电池电压高于另一值则停止充电。
采用从涓流充电、恒流充电、恒压充电到浮充电的方法,充电完成后,自动转为浮充电,以防止电池放电,并有显示电路。
适合对镍镉、镍氢电池进行充电。
该充电器采用单片机控制，充电效果更佳。
2. 智能充电器硬件设计由单片机和充电器芯片组成的通用充电器原理框图如图1所示，图中AT89C51与ADC0809一起构成充电器的核心。
ADC0809随时检测充电电池两端电压，当放入电池时，ADC0809即通过数据口向AT89C51传送检测到的电池两端电压信息，经过数据处理后，AT89C51根据所接收到的电压信息选择合适的充电模式。
由于芯片只能接收0V～5V的电压信息，因此在充电电池的两端并联两个串联电阻(阻值相等且很大)，这样检测到的电压即为电池电压的一半，乘以二即可得出电池电压。
基于单片机的智能电池充电器的设计
2.5 智能充电器的充电过程............................................................................................... 14 3 智能充电器的硬件设计 ......................................................................................................... 15 3.1 智能充电器的总体设计要求及设计方案........................................................ 15
KEY WORDS
intelligent battery charger ADuC824
TL494
lead-acid battery
II
目
录
摘要.............................................................................................................................................................. Ⅰ ABSTRACT................................................................................................................................................... Ⅱ 1 绪论 ....................................................................................................................................................... 1 1.1 研究背景 .................................................................................................................................. 1 1.2 充电技术的发展概述 ...................................................................................................... 1 1.3 充电器的技术水平、现状及发展趋势 ............................................................... 2 2 铅酸蓄电池的工作原理及充放电过程.......................................................................... 3 2.1 铅酸蓄电池的基本概念................................................................................................. 3 2.2 铅酸蓄电池的工作原理................................................................................................. 6
单片机 移动电源方案
单片机移动电源方案概述移动电源是现代人日常生活中必备的便携式充电设备。
在充电电力不足或无电源可用的情况下，移动电源提供了一种便捷的充电解决方案。
本文将介绍基于单片机的移动电源方案，包括硬件设计和软件实现。
硬件设计电池选择移动电源的核心部分是电池，它决定了电源的容量和使用时间。
在选择电池时，需要考虑电压和容量。
一般来说，选择锂离子电池作为电源是最常见的选择，因为它们具有较高的能量密度和较小的体积。
充电电路设计移动电源需要提供可靠的充电功能。
充电电路设计应具备以下功能：- 过电流保护：当充电电流超过设定阈值时，电路应能自动断开以防止损坏电池。
- 过压保护：当电池充电达到额定电压时，电路应能自动停止充电，以避免电池过充。
- 温度保护：当电池温度过高时，电路应能自动停止充电，以保护电池安全。
- 反向连接保护：当用户错误地连接正负极时，电路应能自动检测并断开连接，以避免损坏电路。
输出电路设计移动电源需要提供稳定可靠的输出电压。
输出电路设计应具备以下功能： - 电压稳定性：输出电压应保持在设定电压范围内，以满足不同设备的需求。
- 过载保护：当输出电流超过额定值时，电路应能自动断开以防止过载损坏电源或受充电设备。
- 短路保护：当输出端短路时，电路应能自动断开以避免损坏电源和受充电设备。
单片机选择根据移动电源的需求，选择适合的单片机是非常重要的。
单片机控制移动电源的充电和输出电路，需要具备以下功能： - 较高的计算能力：处理充电和输出电路控制所需的算法和逻辑运算。
- 多个IO引脚：用于与传感器、开关和显示屏等外部元件交互。
- 低功耗模式：在不使用时能进入低功耗模式以节省能量。
- 丰富的接口：支持与其他组件的通信，如USB接口、I2C接口等。
充电管理通过单片机控制充电电路，可以实现智能化的充电管理。
单片机可以检测电池电量，并根据需求决定是否开始充电。
同时，单片机可以监控充电过程中的电流、电压和温度等参数，并对异常情况进行保护。
基于单片机的智能电池充电器的设计
基于单片机的智能电池充电器的设计智能电池充电器是一种能够智能识别电池类型和状态，并能根据电池需求实现快充和慢充的充电器。
本文将介绍一种基于单片机的智能电池充电器的设计。
一、设计原理智能电池充电器采用了单片机作为控制核心，通过对电源和电池状态进行实时监测以及控制充电电流和电压等参数，从而实现对电池的智能化管理。
二、主要功能1.电池类型识别：通过检测电池的电压和电流波形，智能电池充电器能够自动识别电池的类型，包括锂电池、铅酸电池等等。
2.电池状态检测：充电器能够实时监测电池的电流、电压以及温度等参数，通过这些参数的变化，判断电池的充电、放电状态，从而保证电池的安全和寿命。
3.充电控制：智能电池充电器可以根据电池类型和状态，动态调整充电电压和电流，以实现快充和慢充的切换，从而提高电池的充电效率和安全性。
4.过充保护：当电池充电至预设的电压值时，充电器能够自动停止充电，防止过充，保护电池安全。
5.温度保护：当电池温度过高时，充电器会自动停止充电，保护电池不受损坏。
三、硬件设计智能电池充电器的硬件设计包括电源电路、电流电压检测电路、控制电路和显示电路四个主要部分。
1.电源电路：充电器所需的电源电压一般为DC12V或AC220V，通过整流和滤波电路将交流电转化为直流电，并通过稳压电路将电压稳定在适合电池充电的范围内。
2.电流电压检测电路：用于实时检测电池的电流和电压值，通常采用放大电路和模数转换电路将模拟信号转化为数字信号，以供单片机进行处理。
3.控制电路：包括单片机和相关外围电路，单片机根据检测到的电池类型和状态，通过控制电源电压和电流调整电池的充电方式和速度。
4.显示电路：用于显示电池的充电状态、电流、电压等相关信息，通常采用数码管、LCD等显示器件。
四、软件设计智能电池充电器的软件设计主要包括单片机的程序设计和算法设计。
1.程序设计：根据单片机的指令系统和硬件接口进行开发，程序主要包括电池类型识别、电池状态检测、充电控制和保护控制等功能。
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。
单片机3.7v电池供电电路
单片机3.7v电池供电电路
单片机通常需要稳定的电源供电，而3.7V电池的电压变化较大，因此需要在电路中添加一些元件来实现稳定的电源供应。
以下是一种常见的单片机3.7V电池供电电路示例：
1. 首先，将3.7V电池的正极连接到单片机的供电引脚（一般
为VCC）上。
2. 接下来，将
3.7V电池的负极连接到单片机的地引脚（一般
为GND）上。
3. 在VCC和GND之间，添加一个电容来平滑电源波动。
一
般建议使用10uF的电容。
4. 如果需要更稳定的电源供应，可以添加一个稳压芯片来提供稳定的输出电压。
常见的稳压芯片有LM7805（输出5V）、
LM1117（输出3.3V）等。
将稳压芯片的输入引脚连接到电池
的正极，输出引脚连接到单片机的供电引脚（VCC），地引
脚连接到单片机的地引脚（GND）。
5. 最后，如果需要充电功能，可以添加充电管理芯片，并按照其规格书上的电路连接方法进行连接。
需要注意的是，具体的电路设计可能会根据单片机的型号、电池类型以及其他要求而有所不同。
所以在设计之前，建议查阅单片机和电池的规格书，并参考相关资料和设计指南进行设计。
基于单片机的锂电池快速充电电路
基于单片机的锂电池快速充电电路
基于单片机的锂电池快速充电电路
常见的可充电电池包括镍氢电池、镍镉电池、锂电池和聚合物电池等。
其中，锂电池以其高的能量密度、稳定的放电特性、无记忆效应和使用寿命长等优点得到广泛的应用。
目前绝大多数的手机、数码相机等均使用锂电池。
电池的使用寿命和单次循环使用时间与充电器维护过程和使用情况密切相关。
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，修复由于使用不当而造成的记忆效应，即电池活性衰退现象。
单片机电路
单片机芯片为Atmel公司的AT89C52单片机，B1为蜂鸣器，单片机的P2.0口输出控制光耦器件，可以在需要时及时关断充电电源。
充电电路控制模块
充电状态输出引脚/CHG经反相器74LS04后与单片机的P3.2口连接，触发外部中断。
PNP为P沟道的场效应管或三极管。
D1为绿色发光二极管，处于通电状态时亮；D2为红色放光二极管，电源接通时亮。
R1设置充电电流的电阻，阻值为2.8千欧，设置最大充电电流为500mA;C2为设置充电时间的电容，容值为100μF，设置最大充电时间为3小时。
锂电池智能充电器的功能
需要完成预充、快充、满充、断电和报警等功能。
这些功能主要依靠智能充电管理芯片MAX1898内置的充电状态控制和外围的单片机AT89C52控制下共同实现。
预充：在安装好电池后接通输入直流电源，当充电器检测到电池时则将。
单片机电池充电方案
单片机电池充电方案高效、低成本及可靠的电池充电器设计可用各种方法来实现，但采用8位闪速MCU 不仅能缩短设计时间、降低成本及提供安全可靠的产品，而且还能使设计人员以最少的工作量来进行现场升级。
考虑到电池安全充电的成本、设计效率及重要性，基于MCU 的解决方案可为设计者们提供诸多优势。
通过选择带适当外围与闪存的8位MCU ，工程师们能充分利用其优势来设计一种离线锂电池充电器。
带2KB 闪存及适当外围以提供一种廉价解决方案的飞利浦80C51型MCU 就是这样一个例子。
集成化闪存还能提供高效及方便地调试应用代码并进行现场软件升级(如果需要)的能力。
由于设计界不仅熟悉而且广泛接受8位MCU ，故软硬件开发可快速进行。
由众多厂商提供的各种功能强大且并不昂贵的应用开发工具，也是这种方法的另一项优势。
利用这种方法，设计团队不仅能极大地缩短设计周期，而且还能进行更为复杂的设计，并使项目的整体材料费(BOM)不超出可接受的范围。
外围电路集成譬如，当MCU 集成有内部振荡器时，离线锂电池充电器设计可从以下两方面获益。
首先，可省掉外部振荡器，从而节省成本及PCB 占位；其次，内部振荡器可提高系统启动时的稳定性。
四通道A/D 转换器是设计工程师们应该寻求集成到芯片中的另一种有价值的外围电路。
除能比使用外部A/D 转换器更节约成本外，还能用它来检测充电电压、电流及电池温度--几乎包括安全电池充电操作中的所有重要参数。
用来实现以下所介绍设计的MCU(P89LPC916)不仅集成了上述所有这些特性而且还拥有可同时在两个时钟上执行指令的高性能处理器架构，从而将其性能提高至标准80C51器件的6倍。
Time0(计时器0)很容易被配置成PWM 输出，故易于设置及使用PWM 功能。
基本电池充电标准图1：(a)：降压转换器开关“开”；(b)：降压转换器开关“关”。
图2：由LPC916控制的锂电池充电器解决方案。
本设计为专门针对额定700-750mAh 、3.6V 放电电压及4.2V 电压极限的锂电池充电器解决方案。
单片机电池供电方案
单片机电池供电方案单片机是现代电子技术中的一种基础型号，广泛应用于电子产品中。
在单片机电路中，电源的选择是非常重要的一环。
选择适合的电源方案可以满足单片机的稳定性和可靠性。
下面介绍几种常见的单片机电源方案。
1、电池供电电池供电是最常见的单片机电源方案。
常用的电池有干电池和锂电池两种。
干电池价格便宜，但容量小，使用寿命短。
锂电池容量大，使用寿命长，但成本高，并且需要专门的充电器进行充电。
在选择电池时，需要根据电路的功耗来选择电池的容量。
在运行时，单片机的功耗很低，所以使用一个普通的干电池或者锂电池就可以满足需求。
但是，在单片机需要进行大量的数据运算或者需要驱动大容量的负载时，功耗会增加，需要使用更大容量的电池或者组合多个电池进行供电。
2、USB供电USB电源是比较常见的一种单片机电源方案。
使用USB电源供电方便，不需要另外连接电源线，只需要通过USB接口就可以获取电源。
目前，USB接口分为USB2.0和USB3.0版本。
USB2.0插孔可提供最大500mA的电流，而USB3.0插孔则可以提供最大900mA的电流。
在使用USB电源时，需要注意供电的电流和电压是否符合单片机的要求。
同时，为了确保稳定性，应该使用带有稳压器的USB电源。
3、交流供电交流供电是一种非常稳定的单片机电源方案。
使用交流电源可以完全避免电池寿命、压降等因素带来的干扰，同时也是一种安全的供电方式。
但是，使用交流电源需要进行一些安全防护，比如使用电源隔离器将电源和单片机进行隔离，以保证供电的稳定性和安全性。
总之，在选择单片机电源方案时，需要根据实际情况进行选择，考虑电路的功耗、电源的稳定性和安全性等相关因素，选择适合的电源方案。
单片机的锂电池充放电电路设计-电路设计论文-设计论文
单片机的锂电池充放电电路设计-电路设计论文-设计论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——【摘要】随着科学技术的不断完善和发展，移动智能产品的功能日益多元化，其使用越来越频繁，各类数码产品的锂电池不能满足用户的需求，移动电源在人们的生活中得到广泛的应用。
移动电源的储能单元一般都是锂电池，本文通过分析锂电池的主要工作愿和能力，分析其充电和放电的主要特征，完善锂电池充电和放电的设计，并且提出了具体的设计方案，提升移动电源的实用性。
【关键词】锂电池；移动电源；充电；放电随着移动互联网的不断发展，智能终端得到普及，可携带式的移动电子产品得到人们的青睐。
智能手机、平板电脑等设备都需要采用锂电池供电，但是人们对这些电子产品非常依赖，常常出现电力不足的情况。
现在各类数码产品的功能非常完善，而且使用也非常频繁，完善电子产品的锂电池的性能显得非常关键。
为了确保外出时电子产品可以保持充足的电量，很多用户都会采用移动电源给电子产品充电。
移动电源中由锂电池供电，其在平板电脑、数码相机中也得到了应用。
移动电源技术突破了固定电源的局限性，在锂电池发展中也是一项突破。
本文结合单片机技术，分析锂电池充电和放电的设计。
1充电和放电电路系统结构及锂电池的优势1.1充电和放电电路系统结构移动电源俗称充电宝，其中有锂电池作为储能电源，借助升压和降压的方式，对电力进行释放和保存，结合了储存电能和提供电能的功能，其体积比较小，携带非常方便，可以给各类数码产品随时充电。
充电和放电系统主要是由控制电路、升压电路和充电管理电路等构成。
升压电路主要起到输出断路和保护电路的效果，移动电源的锂电池主要起到充电、放电和保护电路的效果，系统供电管理电路主要起到电量的检测效果。
充电系统的质量受到充电电池的材料、体积和容量等影响。
由于锂电池与其他类型的电池比较而言，其质量比较小，而且体积不大，放电量不大，可以进行快速的充电，在各类智能设备的充电中得到广泛的应用。
单片机供电方案
单片机供电方案摘要单片机供电方案是指为单片机提供稳定、可靠的电源供电。
本文将介绍几种常见的单片机供电方案，并对比它们的优缺点，最后给出选择供电方案的一些建议。
1. 直接使用电池供电直接使用电池供电是最简单的单片机供电方案之一。
通过将电池的正极连接到单片机的VCC引脚，负极连接到单片机的地引脚，可以为单片机提供所需的电源。
这种方案的优点是简单、成本低。
然而，直接使用电池供电存在以下问题：•电池电压不稳定：电池电压会随着使用时间的增加而降低，导致单片机工作不稳定甚至崩溃。
•电池容量有限：电池容量有限，使用时间受到限制。
•电池更换麻烦：当电池电量耗尽时需要更换电池，不方便。
2. 使用稳压芯片进行电源稳定为了解决直接使用电池供电的问题，可以使用稳压芯片进行电源稳定。
稳压芯片可以将电池输出的不稳定电压转换为稳定的电压供应给单片机。
常用的稳压芯片有LM317、LM7805等。
使用稳压芯片的单片机供电方案的优点包括：•提供稳定的电压供应：稳压芯片能够将电池输出的不稳定电压转换为稳定的电压供应给单片机，确保其正常工作。
•增加电池的使用时间：通过稳压芯片可以最大限度地利用电池的能量，延长单片机的使用时间。
•方便替换电池：只需要更换电池，稳压芯片不需要更换。
然而，使用稳压芯片的单片机供电方案也存在以下问题：•成本较高：使用稳压芯片需要购买额外的芯片，增加了成本。
•需要外部电容：稳压芯片通常需要外部电容辅助稳定输出电压，增加了电路设计的复杂度。
3. 使用稳压模块进行电源稳定稳压模块是一种相对于稳压芯片更为便捷的单片机供电方案。
稳压模块一般具有较高的转换效率和较低的输出纹波噪声，能够提供稳定的电压给单片机。
常用的稳压模块有LM2596、MP1584等。
使用稳压模块进行电源稳定的单片机供电方案的优点包括：•高效稳定的电压转换：稳压模块具有较高的转换效率和较低的输出纹波噪声，能够提供高质量的电源给单片机。
•成本适中：相比使用稳压芯片，稳压模块的成本相对较低，适合一般的单片机应用。
基于单片机的锂离子电池充电系统设计方案
济南大学泉城学院毕业设计方案题目基于单片机得锂离子电池充电系统设计专业电气工程及其自动化班级1301班学生姚良洁学号2013010873指导教师张兴达魏志轩二〇一七年四月十日学院工学院专业电气工程及其自动化学生姚良洁学号873设计题目基于单片机得锂离子电池充电系统设计一、选题背景与意义1、国内外研究现状自90年代以来,中国正日趋成为世界上最大得电池生产国与最大得电池消耗国。
随着科技得发展,人们对身边电子产品得数字化、自动化与效率得要求越来越高。
便携式电池成为用户得首选,随着各式各样得电池出现,用户在选用电池时,在考虑到电池得环保、性价比得同时,更加注重电池得便携性。
正因为锂离子电池具有高得体积比能量与环保性能,符合当前世界电池技术得发展趋势,逐渐成为市场得主流[1]。
我国锂电池行业得年增长率已超过20%,2016年电池总体需求量达到50亿块左右。
可见,在当前与今后相当一段时间,锂电池将成为我国电池工业得龙头。
虽然我国已就是仅次于日本得锂离子电池生产大国,市场增长空间巨大,但并非强国,在全球锂离子电池产业仍处于低端。
随着手机用户得日益增多,如何保养手机也成为了众多手机使用者面临得一个实际问题,而手机电池作为手机得一个重要组成部分,直接影响了使用寿命与性能。
智能手机得屏幕越来越大,功能越来越多,现有得锂离子电池产品越来越难以满足需求,选择合适得充电器,可以延长我们得手机锂离子电池得使用寿命。
现阶段消费者除了通过原厂配备得充电器给便携式设备充电之外,普遍采用得就是通过移动电源来补充电池得电量。
根据日本矢野经济研究所得预测,锂离子电池正以53、33%得年增长率快速取代传统得镍铬镍氢电池市场。
目前国内移动电源市场上主要得品牌有小米、爱国者、品胜、华为等,国外市场比较知名得品牌有BOOSTCASE、MALA 等。
移动电源市场在近几年得到了很大得发展,市场中出现了各式各样得品牌。
与此同时,在移动电源产品中也存在很多需要解决得问题。
单片机 dcdc 恒流充电 电路
单片机dcdc恒流充电电路是指利用单片机控制的DC-DC转换器，实现对锂电池等充电电池的恒流充电。
本文将分析单片机dcdc恒流充电电路的设计原理和实现方法，以及相关注意事项。
一、设计原理1.1 恒流充电原理恒流充电是指在充电过程中，通过控制电流大小使充电电流保持恒定不变。
充电电流恒定可以更好地控制充电过程，避免由于充电电流波动引起的过充或欠充现象，从而提高充电效率和延长电池寿命。
1.2 DC-DC转换器原理DC-DC转换器是一种能够将输入直流电压转换为输出直流电压的电子器件。
通过控制开关管的通断频率和工作周期，可以实现对输出电压的精确调节，从而实现对电池的恒流充电。
二、实现方法2.1 单片机控制单片机通过内部的模拟数字转换器（ADC）采集电池电压和充电电流，经过A/D转换后将电压和电流值传输给单片机。
单片机根据设定的恒流值，利用脉宽调制（PWM）技术控制DC-DC转换器的输出电流，实现对电池的恒流充电。
2.2 DC-DC转换器选择合适的DC-DC转换器芯片，根据电池的额定电压和充电电流设计相关元器件，如电感、电容和二极管等，以达到输出恒流的目的。
考虑转换效率和热量散热等因素，合理布局PCB板，降低电路温升，提高充电效率。
2.3 控制算法采用PID控制算法对充电电流进行精确调节，控制输出电流保持恒定。
通过不断调整PWM占空比，使得充电电流跟踪设定值，实现稳定的恒流充电效果。
三、注意事项3.1 温度监测保护在恒流充电过程中，需要对充电电路的温度进行监测，当温度过高时及时降低充电电流或者停止充电，避免因温度过高而损坏电池或充电电路。
3.2 过充保护当电池充满电后，需要及时停止充电，防止过充损坏电池。
单片机需要监测电池电压，并根据设定的过充阈值，及时停止充电。
3.3 过流保护在充电过程中，如果出现充电电流超出设计范围的情况，需要及时停止充电，避免损坏充电电路和电池。
单片机需要通过监测充电电流并进行限制来实现过流保护。
基于单片机的锂离子电池充电系统设计方案
济南大学泉城学院毕业设计方案题目基于单片机的锂离子电池充电系统设计专业电气工程及其自动化班级1301班学生姚良洁学号2013010873指导教师张兴达魏志轩二〇一七年四月十日学院工学院专业电气工程及其自动化学生姚良洁学号2013010873设计题目基于单片机的锂离子电池充电系统设计一、选题背景与意义1。
国内外研究现状自90年代以来，中国正日趋成为世界上最大的电池生产国和最大的电池消耗国。
随着科技的发展，人们对身边电子产品的数字化、自动化和效率的要求越来越高。
便携式电池成为用户的首选,随着各式各样的电池出现，用户在选用电池时，在考虑到电池的环保、性价比的同时,更加注重电池的便携性。
正因为锂离子电池具有高的体积比能量和环保性能，符合当前世界电池技术的发展趋势,逐渐成为市场的主流[1]。
我国锂电池行业的年增长率已超过20％,2016年电池总体需求量达到50亿块左右。
可见，在当前和今后相当一段时间，锂电池将成为我国电池工业的龙头。
虽然我国已是仅次于日本的锂离子电池生产大国,市场增长空间巨大，但并非强国,在全球锂离子电池产业仍处于低端。
随着手机用户的日益增多，如何保养手机也成为了众多手机使用者面临的一个实际问题，而手机电池作为手机的一个重要组成部分，直接影响了使用寿命和性能.智能手机的屏幕越来越大，功能越来越多，现有的锂离子电池产品越来越难以满足需求，选择合适的充电器，可以延长我们的手机锂离子电池的使用寿命。
现阶段消费者除了通过原厂配备的充电器给便携式设备充电之外，普遍采用的是通过移动电源来补充电池的电量。
根据日本矢野经济研究所的预测,锂离子电池正以53.33％的年增长率快速取代传统的镍铬镍氢电池市场。
目前国内移动电源市场上主要的品牌有小米、爱国者、品胜、华为等，国外市场比较知名的品牌有BOOSTCASE、MALA 等。
移动电源市场在近几年得到了很大的发展，市场中出现了各式各样的品牌。
与此同时，在移动电源产品中也存在很多需要解决的问题.比如:自身充电所需时间过长,USB输出电压不稳定,电能转化效率不高，输出保护较为单一,输出大电流时散热性能不好等。
基于单片机的锂电池充电器设计
基于单片机的锂电池充电器设计锂电池是一种高能量密度、长寿命、轻巧的电池，被广泛应用于便携式电子设备、电动工具、无人机等领域。
为了正确而安全地充电锂电池，我们可以设计一个基于单片机的锂电池充电器。
本文将详细介绍此设计。
首先，我们需要明确设计的目标和要求。
一个理想的锂电池充电器应具备以下特点：充电电流可调；充电电流稳定性好；电池充电过程可实时监测；充电接口友好；具备过充保护、过放保护等安全保护机制。
基于这些要求，我们可以开始设计锂电池充电器。
一、电路设计1.电源电路设计：我们可以采用交流-直流变换的方式，将交流电源转换为直流电源供给锂电池充电器。
这里我们选择了一个标准的变压器、整流桥和滤波电容组成的整流电源模块。
变压器将交流电压转换为较低的交流电压，整流桥将交流电压整流为直流，滤波电容将直流电压进行平滑。
2.充电控制电路设计：充电控制电路是整个充电器的核心部分。
我们选择使用单片机作为控制器，采用PWM控制方式调节充电电流。
单片机内置了计数器和定时器功能，可以根据设定的参数控制PWM输出，实现电流的调节。
通过监控电池电压和充电电流，单片机还可以进行实时监测和保护控制。
3.充电保护电路设计：为了确保充电过程的安全，我们需要设计过充保护电路和过放保护电路。
过充保护电路主要用于监测电池电压，当电池电压超过设定的阈值时，会切断充电电路，以避免过充。
过放保护电路主要用于监测电池电压，当电池电压低于设定的阈值时，会切断充电电路，以避免过放。
这些保护电路一般使用功率MOS管来实现。
二、软件设计为了实现充电器的功能，我们需要编写相应的软件程序。
软件程序主要包括以下几个方面的功能：1.充电控制功能：根据选择的充电电流设置，通过PWM控制充电电流，并实时监测电池电压和充电电流。
2.充电保护功能：在充电过程中，实时监测电池电压，一旦电池电压超过设定的阈值，立即切断充电电路，避免过充。
一旦电池电压低于设定的阈值，立即切断充电电路，避免过放。
基于ST72单片机的常规电池快速充电系统
基于ST72单片机的常规电池快速充电系统前言：传统的常规蓄电池充电方法都采用小电流的恒压或恒流充电，充电时间长达10～20 个小时。
为了缩短充电时间，必须对充电过程的充电电流进行控制。
许多生产厂家误认为盲目提高充电电流就是快速充电，其实这不但不能提高充电效率，而且会加剧电池的极化现象，升高蓄电池温度，浪费电能，严重损坏蓄电池。
根据美国科学家马斯提出的马斯三定律，脉冲充电、脉冲放电可以去除电池极化，减小蓄电池的内部压力、温度和内阻，加快充电速度，实现蓄电池快速充电需采用充－放－充的循环方式。
这种模式的快充系统中一般应包括控制回路、充电回路、放电回路。
根据充电过程中测得的参数，通过单片机适当调整，保证脉冲电压的（充、放）幅值及充电与放电的宽度比值恒定，可以得出充电效率的最佳结果。
1 系统结构1.2 控制回路ST72 系列单片机是法国ST 微电子公司最新生产的简单、灵活、低价格的8 位单片机，采用了独特的制造工艺和技术，大大提高了抗干扰能力。
它专为嵌入式控制应用设计，特别适用于抗噪声干扰高、整体性价比高的控制系统。
它具有以下的主要性能：（1）工作电源电压有很宽的适应范围，从2.4Ｖ～5.5Ｖ；功耗较低，内部数字看门狗。
（2）丰富的I/O 功能，内部带有3 个定时器／计时器，有的还多达16 个通道的10 位A/D 转换器，两路脉宽调制?多种通信接口，多达12 级的中断源。
（3）多种内部程序存储器，除有廉价的0TP（0ne Time Programming）一次性编程写入?还有非常方便的Flash 程序存储器，可以在线编程，易于修改程序代码。
存储器的容量从1.5kB~60kB 不等，可以满足各种编程的需要。
根据系统功能的需要，选用ST72 系列的ST72264G1 单片机作控制芯片。
该芯片具有4kB 的FLASH 内部存储器，2 路PWM 输出，最大时钟频率8MHz，有20 个I/O 引脚，6 个复用10 位A/D 转换器，有SPI,SCI,I2C 三。
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高效、低成本及可靠的电池充电器设计可用各种方法来实现，但采用8位闪速MCU 不仅能缩短设计时间、降低成本及提供安全可靠的产品，而且还能使设计人员以最少的工作量来进行现场升级。
考虑到电池安全充电的成本、设计效率及重要性，基于MCU 的解决方案可为设计者们提供诸多优势。
通过选择带适当外围与闪存的8位MCU ，工程师们能充分利用其优势来设计一种离线锂电池充电器。
带2KB 闪存及适当外围以提供一种廉价解决方案的飞利浦 80C51型MCU 就是这样一个例子。
集成化闪存还能提供高效及方便地调试应用代码并进行现场软件升级(如果需要)的能力。
由于设计界不仅熟悉而且广泛接受8位MCU ，故软硬件开发可快速进行。
由众多厂商提供的各种功能强大且并不昂贵的应用开发工具，也是这种方法的另一项优势。
利用这种方法，设计团队不仅能极大地缩短设计周期，而且还能进行更为复杂的设计，并使项目的整体材料费(BOM)不超出可接受的范围。
外围电路集成
譬如，当MCU 集成有内部振荡器时，离线锂电池充电器设计可从以下两方面获益。
首先，可省掉外部振荡器，从而节省成本及PCB 占位；其次，内部振荡器可提高系统启动时的稳定性。
四通道A/D 转换器是设计工程师们应该寻求集成到芯片中的另一种有价值的外围电路。
除能比使用外部A/D 转换器更节约成本外，还能用它来检测充电电压、电流及电池温度--几乎包括安全电池充电操作中的所有重要参数。
用来实现以下所介绍设计的MCU(P89LPC916)不仅集成了上述所有这些特性而且还拥有可同时在两个时钟上执行指令的高性能处理器架构，从而将其性能提高至标准80C51器件的6倍。
Time0(计时器0)很容易被配置成PWM 输出，故易于设置及使用PWM 功能。
基本电池充电标准
图1：(a)：降压转换器开关“开”；(b)：降压转换器
开关“关”。
图2：由LPC916控制的锂电池充电器解决方案。
本设计为专门针对额定
700-750mAh 、3.6V 放电电压及4.2V 电压极限的锂电池充电器解决方案。
充电顺序分成以下三个阶段：预充电阶段、恒定电流充电阶段及恒定电压充电阶段。
当电池只剩下很少的电量且因此而只能产生很低的输出电压时，就必须有预充电阶段。
在此情况下，必须采用低电流充电以保护
电池。
但如果被充电电池可产生较高电压(>3V)，则可省略掉预充电阶段。
当然，这是最普遍的情况。
大部分电能是在恒定电流及恒定电压充电阶段从充电器流入电池。
电池的最大允许充电电流由该电池的额定容量决定。
对于快速充电，例如额定700mAh 的电池，可用350-400mA 电流来充电。
在锂电池情况下，MCU 必须在保持电池正常充电电压的同时还监视充电电流，以在电池充满时能终止充电过程。
温度监视可用来确保执行安全的充电步骤，因为随着电池充满，任何额外的电能都将被转换成热量。
尽管MCU 必须为其完成的功能增加温度监视，但当今市场上的大多数锂电池都带有内置过充电保护，故温度监视尽管需要但却很少使用。
降压转换器设计
若要设计一种带锥形端接特性的充电器，最有效及最经济的方法是采用降压转换器来作为开关调整器。
降压转换器使用电感来储存电能。
图1a 及1b 分别为开关处于通/断位置时的降压转换器工作示意图。
来自PWM 的信号控制充电开
关。
当开关闭合时(图1a)，电流由于充电器提供的电压(充电器Vin)而流过电路，此时电容通过电感充电。
当开关打开时(如1b 所示)，电感试图通过感应电压来保持电流流动，但它不能立刻充电。
然后电流流过肖特基二极管并给电容充电。
此过程循环往复。
当通过减少PWM 占空比来缩短开关“通”时间时，平均电压减少。
相反，当通过增加PWM 占空比来延长开关“断”时间时，平均电压增加。
故通过控制PWM 占空比来使MCU 调整充电电压(或电流)可达到所需的输出值。
图3：锂电池充电过程。
图4：测试电路。
在讨论设计细节以前，需先讨论与电感及电容有关的两个要点： 1．电感大小
不难看出，确定降压转换器电感的大小是达到合适充电电压及电流的关键。
电感大小也与成本有关。
电感容量可用公式1来计算： 公式1
其中：Vi ：输入至开关的充电器电压；
Vsat ：开关“通”时开关的电压损失；
Vo ：电压输出；
T ：PWM 周期；
DutyCycle ：PWM 占空比；
Io ：电流输出(亦即恒定电流充电)。
公式1显示PWM 的开关频率越高(亦即开关周期T 越小)，则所需的电感越小，这有助于减少器件成本。
2．电容大小
还需注意的是，此电路中的电容完全是用来减少纹波电流，故越大越好，因为纹波与电容值成反比。
设计要点
本设计基于飞利浦P89LPC916型MCU ，其整体设计思想是，通过先用恒定电流充电、然后再用恒定电压充电来实现尽可能快的充电。
MCU 还控制用于指示充电器工作状态的LED 。
1．精密电源
图5：输出电压测试结果。
VDD 需采用精密电压源，因为此电压被用作DA-DA 转换器的电压参考。
低压降(LDO)调整器为该电压源的最佳选择，且本设计采用3端LDO LM1117来为VDD 提供精密3.31 V 电源。
2．PWM 输出解决方案 Timer0(定时器0)的一个通道用
来产生控制降压转换器开关的PWM 信号。
由于LPC916带有其自己的片上RC 振荡器，故充电更加稳定而有效--尤其在电压
控制工作模式下。
所需的PWM 频率仅大约为14kHz ，故能很好地控制在片上振荡器的频率范围内。
可通过改变降压转换器的“开”时间来调整PWM 占空比。
系统设计
图2为锂电池充电器系统组成框图。
其中PWM 输出控制充电开关，且其占空比可根据需要用充电电压及电流的反馈来调整。
LPC916的8位片上高速A/D 转换器提供了监视充电电压所需的高精度。
避免锂离子应用中的过充电非常重要，因为将充电保持在其最大值以内可延长电池的使用寿命。
表1为该电路的输入/输出参数规格。
下一步是计算电感值，首先必须指出的是，公式1给出了占空比、输出电流、PWM 周期及其他变量之间的关系。
电感值可通过假设Vi ＝5.1V 、所
需输出电压Vsat ＝0.5V(在Io=350mA 上，Vo ＝4.25V 、所需输出电流Io ＝350mA 、1/T ＝14.7kHz 以及占空比为50%来计算)。
采用以上这些值，用公式1可计算出电感值不小于10μH 。
在本设计中，建议电感值为33-10μH 。
尽管可以采用大于5.1V 的输入电压，但更高的输入电压要求采用更高频率的PWM 或更大的电感，从而使器件成本提高。
锂电池应以三个独立的阶段来充电。
如果电池电压低于3V ，则需要有预充电阶段且充电电流应保持为65mA 。
一旦电池电压达到3V+-1%，即开始进入快速充电阶段，并采用350mA 的恒定充电电流。
通过调整控制脉冲可使充电电流保持恒定。
当电池电压达到4V+-1%时，即开始接恒定电压充电阶段。
此时电压被保持在4.23V ，充电电流处于监视下。
在恒定电压充电阶段之后，电池被另外再充电50分钟，同时保持充电电流小于30mA 。
充电时间可用一个计时器来控制，但监视充电终结的方法有三种：检测充电电流、使用计时器以及监视温度(可选)。
图6：输出电流测试结果。
表1：图2电路的输入、输出参数规格。
充电过程如图3所示。
从一个阶段进入到另一个阶段的准确标志如下：
预充电阶段(当需要时)：如果Vbat<3.0(1%，则设置Iout=10%；Ireg=65mA；
快速充电阶段(恒定电流充电)：当Vbat<=4.00+-1%V时，设置Iout=Ireg=350mA；
计时器控制充电阶段(恒定电压充电)：当Ibat<60mA时，设置Vout=Vreg=4.23V(50分钟)以保证电池充分充电，但使充电电流小于30mA。
充电在4小时内完成。
考虑到最终用户，设计中采用了LED状态指示灯，以提供有关充电序列状态的信息。
设计方案的测试
可用来在充电过程中测试该设计的电路框图如图4所示。
用两块万用表来测量Vout及Vsense_res 读数。
Vout=Vbat+Vsense_res，充电电流可用公式Iout=Vsense res/0.75来计算。
当充电开始时，每15秒记录一次数据，但当电流及电压稳定后，记录周期可缩短为每5秒记录一次。
结果可能会随不同电池的化学特征而变化，而且电池的起始电压也对结果有影响。
图5及图6显示该设计满足指标。