锂离子电池充电控制器的设计与实现
基于NiosII多核的电池充电控制器设计与实现
计算机 工程与设计
ＣＯＭ Ｐ Ｕ ＴＥＲ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＡＮＤ ＤＥＳ Ｉ ＧＮ
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ １ ４ Ｖｏ １ ． ３ ５ Ｎｏ ． ２
基于 Ｎ ｉ ｏ ｓ Ｉ Ｉ 多核 的 电池充 电控制器设计与实现
陈黄捷 ，马 彦 ，靳伟伟。 ，陈 虹 抖
（ １ ．吉林 大 学 汽 车仿 真与控 制 国家重 点 实验 室 ，吉林 长春 １ ３ ０ ０ ２ ５ ；
２ ．吉林 大 学 控 制科 学与 工程 系，吉林 长春 １ ３ ０ ０ ２ ５ ）
摘 要 ：研 究 了现 场 可 编 程 门 阵列 （ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ － ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍａ ｂ ｌ ｅ ｇ ａ ｔ ｅ ａ ｒ ｒ ａ ｙ ，Ｆ Ｐ Ｇ Ａ）Ｎｉ ｏ ｓ Ｉ Ｉ 多核 实现 方 法 ，讨 论 了 电池 ＲＣ模 型 和
中图法分类号 ：Ｔ Ｐ ３ ６ 文献标识号 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ０ — ７ ０ ２ ４（ ２ ０ １ ４ ）０ ２ — ０ ４ ６ ７ — ０ ６
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｙ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｎｉ ｏ ｓ Ｉ Ｉ ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｃ ｏ ｒ ｅ
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拓品微 TP5410 1A 锂电池充电和 5V 1A 升压控制芯片数据手册说明书
南京拓品微电子有限公司NanJing Top Power ASIC Corp.数据手册DATASHEETTP5410(1A锂电池充电和5V/1A升压控制芯片)特点★典型值高达1000mA 的可编程充电电流，最大可达到1.2A；★高达1A 的升压输出电流（Vbat=3.3V），最高输出1.5A(Vbat=3.8v)；★自动频率调整（VFM）,适应不同升压负载（5V空载待机电流小于10uA）,无需按键启动低电池电压（小于2.7V）自动停止升压；·用于单节锂离子电池移动电源专用电路；·升压高效率：88%(Typ)，最大92%；·恒定电流/恒定电压操作，并具有可在无过热危险的情况下实现充电速率最大化的热调节功能；·精度达到±1%的4.2V 预设充电电压；·精度达到±2.5%的5V 预设升压精度，5V 电压可通过外接电阻微调；·最高输入可达10V；·2个充电状态指示:开漏输出驱动LED；·C/5充电终止电流；·2.9V以下涓流充C/5；·充电软启动减少浪涌电流；·无需MOSFET 、检测电阻器或隔离二极管；·8引脚ESOP 散热加强型封装。
应用·移动电源·便携设备绝对最大额定值·输入电源电压（V CC ）：-0.3V～12V ·PROG ：-0.3V～V CC +0.3V ·BAT ：0V～7V·LX ：-2V～10V ·VOUT ：-0.3V～10V ·CHRG ：-0.3V～10V ·BAT 短路持续时间：连续·BAT 引脚电流：1200mA·升压最大输出电流1.8A/5V·最大结温：145℃·工作环境温度范围：-40℃～85℃·贮存温度范围：-65℃～125℃·引脚温度（焊接时间10秒）：260℃完整的充电循环（1000mAh电池）描述TP5410为一款移动电源专用的单节锂离子电池充电器和恒定5V 升压控制器，充电部分集高精度电压和充电电流调节器、预充、充电状态指示和充电截止等功能于一体，可以输出最大1A 充电电流。
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。
新型高性能超级电容充电器的设计方案
新型高性能超级电容充电器的设计方案
1 引言
锂离子电池因具有体积小、重量轻与能量密度高等优势，所以在GSM/CDMA和高端便携式产品（如数字相机、摄像机等）中被广泛应用。
锂离子电池在使用中为避免过充电、过放电对其造成的损害，而对保护电路要求较高。
从而要求锂电池充电器具有严格与完善的安全保护特性。
为此，应用新型的DS2770和DS2720芯片可以设计一个具有充电控制、电源控制、电量计数、电池保护、计时和对电池组能识别等功能的高性能锂电池充电器，其原理图如图1所示。
它可替代目前市场上已有的锂电池保护／充电控制电路（充电器）。
2 充电组合电路（充电器）的组成。
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)。
通用锂离子电池充电器控制系统的设计
信 息 技 术
通 用 锂 离 子 电池 充 电器 控 制 系统 的设 计
李 景 民 （ 吉林工 商学院 长春 １ ０ ６ ０ ２） ３
摘
要： 本文介 绍一种 以Ｐｃ ６ ８ ７ 片机 为核 心的智能充 电器， 充电嚣对充 电过程进行 全 面管理 ， Ｉ１ Ｆ ７ 单 该 解决 了充 电检 测和 故障诊断 的关键
＝
特点 。 由于 锂 离 子 的 特 点 使 得 其 对 充 电管
电源 插座 的 工频 ５ ＨＺ， ２ ＶＡＣ的 交流 电 ， ０ ２０
理 芯 片 的 要 求 比 较苛 刻 。 要 求 的 充 电方 经 过 变压 器以 后 ， 为 １ ＶＡＣ， 低于 ｌ 其 变 Ｏ 不 Ａ的
２系统软件设计
应 用 ， 动 了对 锂 离 子 电 池充 电器 的 研 究 。 推
目前一 些 大 的 厂 家 生产 的充 电管 理 芯 片都 １ ２电源 部分 源 与 正 负双 电源 两 种 ， 负 双 电 源 的 供 电 正 具 有 以下 特 点 ： 备 限 流 保护 ， 具 电流 短 路 与 电 源 部 分 需 为 控 制 部 分 提 供 直 流 电 ， 模 式 可 提 供 负 温 度 的 量 测 ； 电 源 模 式 在 单 反 充 保 护 线 路 设 计 ；自动 、 速 充 电 ； 满 其 直 流特 性要 求 不高 ， 快 充 可为 简单 的 脉动 直 流 ２ ℃下 静 默 电流 约 ５ Ａ， 常 省 电 。 ５ ０ 非 电后 自动 关 断 等 等 。 的还 具 有 ＬＥＤ充 电 电 ： 有 需为 单片 机控制 器提 供４ ＶＤＣ～５ ５ ．ＶＤＣ ｌ ｍｖ 。 Ｏ ／ Ｃ×Ｔ Ｃ 。 （） ２ 状 态显 示 ； 低噪 声 ； 拟 微 电 脑控 制 系 统等 的 直 流 电压 ， 大２ ０ 模 最 ５ ｍＡ的直 流 电流 。 自 来
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。
新型智能锂离子电池充电控制器LTC4007应用设计
新型智能锂离子电池充电控制器LTC4007应用设计作者：黄毅徐锦仁来源：《电子世界》2013年第16期【摘要】可充电锂离子电池充电器在生活中应用广泛，本文介绍了Linear公司推出的新型智能锂离子电池充电控制器LTC4007，该控制器能对多节锂离子电池进行大电流充电控制，且提供状态标示接口，便于外部扩展应用。
实际应用表明，以LTC4007为核心设计的充电电路各项指标均能达到设计需求。
【关键词】LTC4007；锂离子电池；大电流充电1.引言随着高科技的发展，各种电子产品不断走向低功耗、微型化，以便于人们在生活中随身携带使用。
这些产品有一个共同的特点，就是利用电池作为供电电源，比如手机、MP4、便携式测量设备等产品。
电池的种类很多，当前广泛使用的是锂离子电池，这种电池与传统的铅酸和镍镉等电池相比，具有比能量高、自放电小、工作电压高、使用寿命长、污染小等优点，但锂离子电池也有自身的缺点，其对充电电流、电压、温度等都有严格要求，稍不小心，就可能导致电池受损、报废。
本文介绍的LTC4007EGN芯片是Linear公司新推出的一款锂离子电池智能充电控制器，其依据锂离子电池特性定制，具备对三节或四节锂离子电池组进行大电流恒流、恒压、定时充电、过热保护等多种功能，实际应用表明，该控制器能对锂电池组进行大电流充电，同时其小型SSOP24封装特别适合应用于集成度高、电路板空间有限的场合。
2.控制器简介LTC4007封装如图1所示，其具有以下性能特点：（1）对3节或4节锂离子电池组充电；（2）转换效率高达96%；（3）输出最大电流超过4A；（4）充电电压精度可达±0.8%；（5）内置过热保护功能；（6）具备交流适配器电流限制功能；（7）充电电流输出监测；（8）工作状态标示：充电、C/10充电电流、适配器连接、电池低电压、输入电流限制、故障。
LTC4007是一种恒流/恒压的锂离子电池充电控制器，具有同步、准恒定频率、恒定关断时间的PWM控制结构，在使用陶瓷电容的情况下也不会产生听的见的噪声。
基于AT89C51单片机在锂离子手机电池充电器中的应用设计
基于AT89C51单片机在锂离子手机电池充电器中的应用设计锂离子电池作为一种重要的储能设备，广泛应用在手机、笔记本电脑等各种便携式电子设备中。
而充电器作为供电设备之一，其充电效率和充电控制对于锂电池的使用寿命和安全性具有重要影响。
因此，设计一种基于AT89C51单片机的锂离子手机电池充电器，实现对锂电池的高效充电和精确控制，具有一定的实际意义和应用价值。
一、锂离子电池的基本原理与特性锂离子电池是目前最为广泛应用的可充电电池之一，其具有高能量密度、低自放电率、无记忆效应等优点，被广泛应用在各个领域。
锂离子电池的工作原理是通过正极材料（比如钴酸锂、锰酸锂等）和负极材料（比如石墨、碳纳米管等）之间锂离子的往复迁移来实现电池的充放电过程。
锂离子电池的充电特性决定了其在使用过程中需要精确的充电控制。
在锂电池充电的过程中，正极和负极材料之间的锂离子会发生嵌入/脱嵌反应，充电时锂离子从正极脱出，从负极嵌入，放电时锂离子则相反。
过充或过放电都会损伤锂电池，并且可能导致安全问题。
因此，设计一种能够精确控制充电过程的充电器对于锂电池的安全和寿命具有重要意义。
二、基于AT89C51单片机的电池充电控制原理AT89C51是一款功能强大的单片机，具有丰富的外设接口和良好的稳定性，适合于电池充电器的控制系统设计。
基于AT89C51单片机的电池充电器可以实现对充电电压、电流等参数的实时监测和控制，提高了充电器的充电效率和充电精度。
在设计基于AT89C51单片机的锂电池充电器时，首先需要实现对充电电压和电流的监测。
通过采集正极和负极的电压信号，可以实时监测电池的充电状态。
同时，通过设计合适的电路和程序，可以实现对充电电流的控制，确保充电过程中电流稳定，并避免过充或过放电的情况发生。
另外，基于AT89C51单片机的电池充电器还可以实现充电过程中的温度监测和保护。
锂电池在充电过程中会产生一定的热量，过高的温度会损害电池，甚至引发安全问题。
基于锂离子电池智能充电器硬件的设计
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，并通过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通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，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，低充电电流通常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，容积充电通常用在充电的中级阶段，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，通常充电时间的绝大部分都是消耗在这一阶段，可以通过监测电流、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。
带均衡电路的锂电池充电器的设计与实现
带均衡电路的锂电池充电器的设计与实现
牛有田;和晓念;王方雨;李宁宁;曹向陶;贾磊;王政
【期刊名称】《河南师范大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2012(40)2
【摘要】MAX1757是MAXIM公司生产的一种锂离子电池充电控制器,它具有可编程性,外围电路简单等特点,可实现充电控制各种参数的设定.设计了基于
MAX1757的三节锂电池串联充电控制管理的硬件电路,给出了充电参数的设定方法并分析了四个充电状态.设计了均衡充电电路,并给出了实验结果.
【总页数】4页(P50-53)
【关键词】MAX1757;锂电池;串联充电;均衡电路
【作者】牛有田;和晓念;王方雨;李宁宁;曹向陶;贾磊;王政
【作者单位】河南师范大学物理与信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM52
【相关文献】
1.充电器便携式锂电池充电电路的设计 [J], 张方军;徐振
2.智能锂电池充电器的设计与实现 [J], 范雪;张爱良
3.面向大电流便携式电子产品的完整电池充电器解决方案用于锂离子／磷酸铁锂电池的3．5A充电器可实现USB与墙上适配器输入的多路复用设计要点496 [J],
4.钛酸锂电池低电压控制板及充电器的设计与实现 [J], 姚忠文;张惊天
5.锂电池充电器中恒流恒压控制电路的设计 [J], 应建华;陈建兴;唐仙;黄杨
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基于单片机的智能充电控制器的设计与应用
检测 ． 以检测 出电池充 电饱和 时的电压变化 信号 ． 可 比较 精确地结束 充电工 作。这些 充电器芯片往往具备 了充电过
程的控 制 ． 加上单 片机 管理 功能 ． 例如温 度控 制 、 间控 时 制、 电源关断 、 蜂鸣报警和液 晶显示 等 ， 以完成 一个较为 可 实用 的充 电控制器 。随着 电子技 术的发展 ， 芯片体 积小型
部分 ． 也是未来充 电控制器发展的主要方 向。因此 ． 充电 对 控制器智能化 的研究与应用具有深远的现实意义 。 ２ 智能充电控制器控制芯 片的选择
２１ 锂 电 池 的三 种 充 电 方 式… ．
后如不及 时停止会使 电池发 烫 ． 度的过充会 严重损害电 过 池 的寿命 。也 有一些低成 本 的充 电控 制器采 用 电压 比较 法 。为 了防止过充一般充 电到 ９ ％就停 止大电流快充 ， ０ 采
中包括 对过 放 （ｖｒ ｄ ｃ ａｇｄ 的 电池减 少充 电 电流 ． ｏｅ— ｉ ｈｒｅ ） ｓ 对 电池 电压的检测或电池容量的检测 。输 入 电流的限制 ， 电 池充饱 时关闭充电器 ． 对充饱 电池经过 一段 时间漏 电后能 自动 再充 。另外充 电器的尺寸必须要够小 以符合移动 电话及个 人数字设 备锂 电池体积 日益缩小 的趋势 。
黄春耀
（ 门大学信 息科 学与技术 学院 福 建厦门 ３ １０ ； 厦 ６ ０ ５ 龙岩 学院 福 建龙岩 ３４０ ） ６ ００
摘要： 根据锂 电池充 电的特 点， 结合市面上常用充 电器本身存在的缺点探讨 一种 新型的采用单片机控 制的智 能型充 电控制 器的设计与应 用， 该装置具 有智能控制 充电进程 ， 能判 断充 电终止状 态 ， 效防止锂 电池的 欠充 智 有
新型智能锂离子电池充电控制器LTC4007应用设计
示。
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３ ． ４定时时 间设定 正常充电时间通过连接在管脚Ｒ Ｔ 端 的定时 电阻Ｒ Ｔ 设定 ，范 围为 １ ３ ｄ ， 时 ，误差在 ±ｔ ５ ％以 内。定 时时长Ｔ Ｔ Ｉ Ｍ Ｅ Ｒ 用公式表示： Ｔ Ｔ Ｉ 姬Ｒ ＝ Ｒ Ｔ ／ １ ５ ４ ｋ Ｑ（ 小 时） （ １ ） 根 据上述公式可知 图２ 中的定时时长为２ ｄ ， 时左右 。 ３ ． ５过热保护 Ｌ Ｔ Ｃ ４ ０ ０ ７ 的管脚Ｎ Ｔ Ｃ 端 外接一个Ｎ Ｔ Ｃ 热 敏 电 阻网络 ，控 制 器 内部 不 断采样 该 管脚 的 电压 值 ，即热 敏 电阻 网络 输 出的 电压 值来 判 断 电 池 温度 是否在 安全范 围 内，图２ 中由器件Ｃ ７ 、 Ｒ ９ 、Ｔ Ｈ Ｅ Ｒ Ｍ Ｉ Ｓ Ｔ Ｏ Ｒ 热敏 电阻组成 。当电压值 超过 设 定的安全范 围，则 充电暂停 ，当电压 值恢复 到 安全范 围后 ，充 电继续 。通 过在Ｄ Ｃ Ｉ Ｎ Ｓ ￣ Ｄ Ｎ Ｔ Ｃ 管脚 间接入一个 电阻可 以禁止过热保护功 能。 ３ ． ６ 涓 流 充 电 当锂离子 电池 电量耗尽 时，直接对其进行 大 电流充 电容 易损坏 电池 ，需先进 行小 电流充 电，即涓流充 电，当 电池 电压达到 一定值之后 再进行大 电流充 电。 图２ 中，Ｌ Ｔ Ｃ ４ ０ ０ ７ ￣ 自动对 电压小于２ ． ５ Ｖ ／ 节 的电池 进行涓流充 电，充 电电流为 一般 为ｌ ｃ 的 １ ０ ％ 。当监测到 电池 电压 小于２ ． ５ ｖ ／ 节 时，管脚
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
电源管理：电源管理器简化锂离子电池充电过程
电源管理：电源管理器简化锂离子电池充电过程
消费者对电池供电手持设备的小型化、低成本化以及通过接受多种输入电源来实现易用性的需求对系统设计工程师带来了诸多的挑战。
利用PowerPath电池管理器系列可以有效解决这些挑战，它具有独立的自主操作特性，能够对多种电源(如汽车适配器、FireWire输入、交流电适配器、USB端口和电池本身)之间的无缝切换实施高效管理。
对于如今的电池供电手持设备的系统设计工程师来说，他们所面临的一些主要挑战包括最大限度地降低功耗、最大限度地提高效率、简化设计以及降低成本。
现今的许多便携式电池供电电子产品可从交流电适配器、汽车适配器、USB端口或锂离子/聚合物电池获得电源。
然而，对这些不同电源之间的电源路径控制进行自主管理具有极大的技术挑战性。
一直以来，设计师们都试图采取“分立”的方式来完成该功能，即采用大量MOSFET、运算放大器和其他的分立元件，但其间遇到了有可能引发重大系统问题的热插拔和大涌入电流等难题。
近来，即使是分立IC解决方案也需要采用多颗芯片来实现一个实用的解决方案，而集成化的电源管理器IC则能够轻易地解决这些问题。
此外，IC的自主独立操作还免除了增设一个用于实现充电终止功能的外部微处理器的需要，从而进一步地简化了设计。
当采用诸如FireWire、未稳压的高电压(>5.5V)交流电适配器和汽车适配器时，适配器的电压源和手持设备中的电池之间的电压差非常大。
因此，线性充电器也许不能够解决高功耗的问题，而采用开关模式拓扑结构的IC却能够改善效率，并减轻热管理问题。
值得注意的是，当采用USB、锂离子/聚合物电池或输入低于5.5V的适配器来供电时，线性充电器/电源管理器是更加合。
基于STM32的锂电池充放电系统的设计
本次系统设计的DC-DC升压电路是由主芯片LMR62421以及相对应的外围硬件电路来实现的，该芯片的电压输入范围为2.7V到5.5V，最高电压输出可以达到24V，最高的输出电流可以达到2.1A，内部具有很高的1.6MHZ的开关频率。该芯片的外围硬件电路如下图6所示：
图6 LMR62421升压模块电路
关键词：电池管理系统，SOC，充电方式
Lithium Battery Charging and Discharging System
Design Based on STM32———Hardware
Abstract
More widespread use of lithium batteries, in order to give full play to the performance of lithium batteries, to improve battery efficiency and extend battery life,itneed to design a lithium battery charge and discharge management system, which is based STM32 control core, through the use of RT9545 to realization of battery protection. By using the power management chip BQ24230 lithium battery charge and discharge path to achieve the management, through the use of battery detection chip BQ27410 to achieve the battery remaining battery capacity SOC, detection current, temperature and other parameters of the battery state of charge, battery voltage, battery charge and discharge. By using the DC-DC boost chip output stable voltage LMR62421 able to achieve power to the entire system, and finally through STM32 achieve read and display the battery status information.
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。
锂电池充放电与管理系统设计与优化
锂电池充放电与管理系统设计与优化随着科技的发展，锂电池作为一种高能量密度、长寿命、环保的能源储存方式，在电动汽车、智能手机、无人机等领域中得到了广泛的应用。
锂电池的充放电与管理系统设计与优化对于提高锂电池的安全性和性能至关重要。
本文将探讨锂电池的充放电原理以及管理系统的设计与优化方法。
在锂电池的充电过程中，电流通过电解液中的锂离子，从正极流向负极。
而在放电过程中，锂离子则从负极通过电解液移动到正极。
锂电池的充放电速度与电解液中锂离子的扩散速度有关。
当电流密度过大时，锂离子的扩散速度可能无法满足要求，导致充电速度减慢、放电速度降低。
因此，在锂电池的充放电过程中，需要合理控制充放电的速率，以保证锂离子的正常扩散，避免过快或过慢的充放电过程对锂电池的安全性产生不利影响。
为了实现锂电池的安全、高效充放电，设计合理的充放电管理系统至关重要。
首先，充电管理系统应具备过充保护功能。
过充会导致电池电压过高，产生潜在的安全隐患。
因此，充电管理系统应具备过充保护功能，当电池电压达到安全阈值时，自动停止充电，以避免过充情况的发生。
其次，放电管理系统应具备过放保护功能。
电池过放会导致电池电压降低，降低电池续航能力，并且可能引发电池内部化学反应，导致电池故障。
因此，放电管理系统应具备过放保护功能，当电池电压降到安全阈值时，自动停止放电。
这样可以有效避免过放对锂电池的损害。
另外，充放电管理系统还应具备温度保护功能。
温度是影响锂电池性能和寿命的重要因素之一。
过高或过低的温度都会影响电池的性能和安全性。
设计合理的温度保护措施，可以监控锂电池的温度，并在温度过高或过低时采取相应的措施，如降低充放电速率或自动断开电流，以保护锂电池的安全性和性能。
此外，充放电管理系统还应具备电流均衡功能。
在长时间使用后，锂电池中不同单体电池之间可能出现电荷和放电不均衡现象，导致电池容量降低和寿命缩短。
通过电流均衡技术，可以将电池内部的电荷和放电状态进行均衡，延长锂电池的使用寿命，提高系统性能。
电气工程及其自动化毕业设计
郑州航空工业管理学院毕业论文（设计）2007 届电气工程及其自动化专业 0706073 班级题目锂离子充电控制器姓名学号*********指导教师苏艳苹职称讲师二〇一〇年六月二十日内容摘要本文根据近年来便携式电子产品的迅速增长，对电源管理的要求越来越高，设计了一款用于电源管理的智能电器。
首先对广泛采用的电源锂电池的化学原理进行了介绍，通过实验得出在不同影响因素下充放电时锂离子电池电压与容量的关系，另外还就充放电电流，过充，过放，及过温对锂电池的影响进行了讨论。
在对锂离子电池特性实验分析的基础上，进行了智能电器电路设计和软件程序编写。
设计的电源管理部分具备了充电过程的控制，结合Atmel公司的AT89C52单片机管理功能，包括：温度控制、时间控制、电源关断、蜂鸣报警和液晶显示等，可以完成一个较为实用的电源管理系统。
为了保护数据，抑制干扰，进行了看门狗监测电路功能设计，保证了智能电器工作的可靠性。
最后对智能电器进行了测试实验。
结果表明智能电器能够实现设计的全部功能。
能够提供预期范围的预充电流和终止充电电流，恒流充电时的电流值在设计范围内，恒压充电时，能够提供较理想的电池端压。
同时，也实现了相应的过温保护功能，及其出错报警等功能。
关键词智能电器，电源管理，锂电池，AT89C52AbstractBased on the rapid growth of the portable electronics in recent years, power management have become increasingly demanding, the article designs a intelligent power management for electrical apparatus.First of all, the article introduces the chemical principle of lithium batteries, and then carries out the experiments of the battery charge and discharge in different factors, finding out the relationship between the battery voltage and capacity. In addition, discussing the charge and discharge current, charge-off, take-off, andover-temperature to the impact of lithium batteries.On the basis of analysis of the lithium-ion battery characteristics experiments, carry out a intelligent electrical circuit design and software programs. Design of power management has some control over the charging process, combined with Atmel's AT89C52 single-chip management capabilities, including temperature control, time control, power off, beep alarm and liquid crystal display, and so on, can be a more practical power management system. In order to protect the data, interference suppression, the watchdog function of monitoring circuit design ensures that the work of the intelligent apparatus.Finally, intelligent apparatus testing results show that the intelligent apparatus designed achieves full functionality. It can be expected to provide the scope of thepre-charge current and terminating charge current; the current value is in the design when charging current and it can provide a better battery-side pressure when charging voltage. AS well as the realization of the corresponding over-temperature protection, and other features such as alarm error.KEY WORDSintelligent apparatus, power management, lithium batteries, AT89C52目录第一章：引言§1-1 本文研究的智能充电控制器§1-2 本课题的主要工作第二章：锂电池的原理及电特性实验§2-1 锂电池的电特性实验2-1-1 电池电压2-1-2 电池寿命2-1-3 充放电电流2-1-4 过充，过放及过温现象2-1-5 小结第三章：智能电器的主体设计§3-1 电源控制方案§3-2 充电控制器电路设计3-2-1 硬件设计3-2-2 软件设计第四章：智能电器外围电路设计§4-1 液晶显示模块设计4-1-1 GXM12864 简介4-1-2 GXM12864 的接口设计4-1-3 软件设计4-2-1 看门狗功能4-2-2 MAX6304 简介4-2-3 硬件电路设计4-2-4 软件设计第五章：智能电器仿真调试§5-1 设置仿真器§5-2 编译工具设置§5-3 连接和测试§5-4 设计中问题调试§5-5 实验测试结果第六章：结论及展望致谢注释参考文献第一章引言§1-1 本文研究的智能充电控制器目前，电源管理已成为电子系统中必不可少的技术。
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锂电池充电控制器的设计与实现一本课题研究的目的和意义随着社会的发展，各种便携式设备已经逐步走进了我们的生活：手机,MP3,笔记本电脑，数码相机，便携式dvd等已经成为了我们日常生活的一部分。
伴随着便携式电子产品的发展，其用电问题也越来越受到大家的关注。
目前，市场上有一次电池和二次电池，一次电池是一次性应用的电池，二次电池是可以反复使用的电池。
随着便携式设备的发展，无论从节约成本来说，还是从环境保护的角度来说，二次电池都比一次电池更有优势，因此二次电池的市场需求量也越来越大。
锂离子电池自20世纪90年代上市以来，它以能量密度高，使用寿命长的特点倍受重视。
基于市场的要求，世界各大电池生产商为了在市场领域里取得优势，无不致力于开发具有能量密度高，小型化，薄型化，轻量化，安全性高，循环寿命长，低成本的新型电池。
对此，聚合物锂离子电池具有上述各项优点，是各厂商致力研究的目标。
聚合物锂离子电池基于安全、轻薄等特性，广泛应用于便携式设备，所以聚合物锂离子电池是21世纪移动设备最佳的电源解决方案。
然而，锂离子电池已易受到过充电、深放电以及短路的损害。
单体锂离子电池的充电电压必须严格限制。
充电速率通常不超过1C，最低放电电压为2.7～3.0V，如再继续放电，则会损害电池。
锂离子电池以恒流转恒压方式进行充电。
采用1C充电速率充电至4.1V时，充电器应立即转入恒压充电，充电电流逐渐减小；当电池充足电后，进入涓流充电过程。
为避免过充电或过放电，充电器必须采取安全保护措施，以监测锂离子电池的充放电状态。
二本课题的主要工作内容和预期达到的目标主要工作内容：（1）了解并掌握锂离子电池的各种充电方式1.恒流充电充电器的交流电源电压通常会波动，充电时需采用一个直流恒流电源(充电器)。
当采用恒流充电时，可使电池具有较高的充电效率，可方便地根据充电时间来决定充电是否终止，也可改变电池的数目。
恒流电源充电电路如图2-1所示。
图2-1 恒流电源充电电路2.恒压充电恒压充电电路如图2-3所示。
恒压充电是指每只单体电池均以某一恒定电压进行充电。
当对电池进行这一充电时，电池两端的电压决定了充电电流。
这种充电方式的充电初期电流较大，末期电流较小。
充电电流会随着电压的波动而变化，因此充电电流的最大值应设置在充电电压最高时，以免时电池过充电。
另外，这种充电方式的充电末期电压在达到峰值后会下降。
电池的充电电流将变大，会导致电池温度升高。
随着电池温度升高，电压下降，将造成电池的热失控，损害电池的性能。
图2-3 恒压充电电路3.分阶段充电方式在分阶段充电方式中，在电池充电的初始阶段充电电流较大。
当电池电压达到控制点时，电池转为以涓流方式充电。
分阶段充电方式是电池最理想的充电方式，但缺点是充电电路复杂和成本较高。
另外，需增设控制点的电池电压的监测电路。
分阶段充电方式的简单示意图如图2-6所示。
图2-6 分阶段充电的简单示意图(2) 设计充电器的结构框图充电器结构框图（3）设计充电控制器的各个硬件模块1.电源产生部分电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的lm78××系列和负电压输出的lm79××系列。
顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。
它的样子象是普通的三极管，TO- 220 的标准封装，也有lm9013样子的TO-92封装。
用lm7 8/lm79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，且有一定的电压、电流输出，能够获得不同的电压和电流，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。
该系列集成稳压IC型号中的lm78或lm79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如lm7806表示输出电压为正6V，lm7909表示输出电压为负9V。
典型的LM7805应用电路2.电压转换及光耦隔离电路部分本次设计选择了6N137光耦合器：6N137光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器，其内部有一个850 nm波长AlGaAs LED和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。
具有温度、电流和电压补偿功能，高的输入输出隔离，LSTTL/TTL兼容，高速(典型为10MBd)，5mA的极小输入电流。
特性：①转换速率高达10MBit/s;②摆率高达10kV/us; ③扇出系数为8; ④逻辑电平输出; ⑤集电极开路输出; 工作参数：最大输入电流，低电平：250uA 最大输入电流，高电平：15mA 最大允许低电平电压(输出高)：0.8v 最大允许高电平电压：Vcc 最大电源电压、输出：5.5V 扇出(TTL 负载)：8个(最多) 工作温度范围：-40°C to +85°C 典型应用：高速数字开关，马达控制系统和A/D 转换等6N137光耦合器的内部结构、管脚如图所示。
图3-1 6N137光耦合器 6N137光耦合器的真值表3.充电电路的设计MAX1898外接限流型充电电源和P 沟道场效应管，可以对单节锂离子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效耗散，可以实现预充电，具有过压保护和温度保护功能，最长充电时间限制为锂离子电池提供二次保护。
MAX1898的典型充电电路如图3-6所示。
6N137光耦合器的真值表 输入 使能 输出 H H L L H H H L H L L H H NC L L NC HIN 1CHG 2EN/OK 3ISET 4CT5RSTRT6BATT 7GND 8DRV 9CS 10M A X 1898设置充电电流on/off+BATTERY4.5V/12VGNDMAX1898的典型充电电路（4） 给出最终设计电路板，进行调试 （5） 总结，撰写论文实验测试方法（1） 用软件对电路进行模拟。
在制作电路板前，用protel 对电路进行模拟仿真。
（2） 软件调试。
编写单片机程序并对单片机进行调试，使单片机控制可以达到预定目标。
（3） 综合调试。
将电源模块，光隔模块，充电模块组合到一起，检测各个模块之间的配合，使电路能满足既定要求。
预期目标及应用（1） 提交一块可用的电路板；（2） 提交一篇总结研究过程的毕业论文；三．前期准备工作情况1．调研：深入了解了锂电池充电器的设计资料和技术指标。
2．查找资料：查找了有关锂电池充电方法的论文，国内外先进充电产品的技术资料，有关锂离子电池的资料，光隔离和充电芯片的资料。
3．阅读文献：[1]K.Hirakawa，A.Measuring and Analyzing Method for Battery Conditions Using a New Field Data Collection system，evsl17，2000[2]MAXIM :Cost-Saving Multichemistry Batter-Charger System，2002[3]刘美俊，基于AT89C2051单片机的智能充电器设计[J].集成电路与元器件卷，2004，7：78-79.[4]钟伟雄，基于AT89C51 的智能充电器的设计[J].信息技术，2009，5：31-33. 4．复习相关课程：模拟电子技术基础单片机技术及应用电磁兼容电力电子5. 设计原理框图和各硬件模块四.核心器件及其经费预算核心器件器件型号价格主要性能指标单片机AT89C2051光耦6N137三端稳压器LM7805充电芯片MAX1898五、要求的实验条件及落实情况1．实验室：2．计算机：一台3．测试设备：示波器，稳压电源六、课题的难点及解决方法锂离子电池易受到过充电、深放电以及短路的损害。
单体锂离子电池的充电电压必须严格限制。
为提高充电控制电路对锂离子电池充电电压的精确度，采用了内部光耦电路，减小了电路内部干扰。
另外，采用MAX1898配合外部PNP或PMOS晶体管，提高了电压调节精度。
七、可能的创新点目前，市场上的充电设备已经具备了体积小、重量轻；自动、快速充电、限流保护、电流短路与反充保护线路设计，但是无法识别充电时的状态。
本设计可以直接显示出充电状态为恒压充电还是恒流充电。
另外，当电池充满以后的自动断电保护功能，可以有效防止电池的过充，提高了电池的安全性。
八、时间安排2010.12-2011.1收集资料，熟悉锂电池充电方法的原理和特点，熟悉原有电池充电电路；3.7 －3.21 (1-2周)设计模拟调理电路的整体框图，查阅各部分设计的不同方案；3.22－4.4（3-4周）分析，仿真计算，确定最终实现方案；4.5 －4.25（5－7周）绘制原理图及制作PCB板；4.26－5.23（8－11周）电路焊接调试，改进及测试；5.24－6.18（12－15周）撰写论文,准备答辩。
九、主要参考资料[1] 康华光. 电子技术基础模拟部分, 高等教育出版社, 2005, 第五版[2] 刘树棠数字信号处理，西安交通大学出版社，2002，第一版[3] 何桥单片机原理及应用，中国铁道出版社，2006。