一种电能收集充电器的设计
一种电能收集充电器模型的设计
电器 的 充 电效 率 尽 可 能 提 高 ． 充 电器 对 输入 电压 要 求 低 ， 该 并且 可 以最 大
电器 要 求 输入 电压 和 电流 一般 都 比较高 ． 电 能收 集 充 电器 的 核 心 为直 流 电源 变 换 器 ， 直 流 电源 中 吸 收 的 电能 转 移 到 可 充 电 电池 充 电 中 ． 从 电
能 收 集 充 电器 是将 输入 的功 率 尽 可 能大 的输 给 所 需 充 电 的设 备 中 ， 得 充 使
第２ 卷 第３ １ 期
２ １年 ９ ０ ０ 月
苏州市职业大学学报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＳ ｚ ｏ ｏ ａ ｉ ｎ ｌＵｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｒ ａ ｕ ｈ ｕ Ｖ ｃ ｔｏ ａ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｙ
Ｖｏ ． ． １ ２１ ＮＯ． ３ Ｓ ｐ．．２ Ｏ ｅ Ｏｌ
一
种 电能收集充 电器模型 的设计
制 电路 ， 通过 Ｈ ４ ９ ７ 片机进 行功 率 最 大点 的监 测 ． 流 电源输 入 电压 为２ 时候 ， Ｔ ６４ 单 直 ０Ｖ 实现 以最 大
１ ４． ５ｍ 的 电流 向 可 充 电池 充 电 ； 流 电 源 电压 下 降到 ０ １ 时 ， ９ Ａ ４ 直 ． Ｖ ３ 系统 依 然 实 现 对 可 充 电池 充 电 ； 同时 系统 具 有 实 现 自动启 动 充 电等 功 能 ．
关 键 词 ： 电能收 集充 电器 ；直 流 电源 变换 ；Ｈ ４ ９ ７ Ｔ ６ ４
电能收集充电器
电能收集充电器摘要本系统以Buck和Boost斩波电路为核心，以ATmega8L单片机为主控制器，根据输入电压对PWM信号做出调整，进行最大功率点跟踪，从而实现高效率的充电。
系统在输入电压为0.3V的情况下通过TPS62100芯片，实现自启动。
系统在输入电压范围0.5V-20V实现充电功能，可以通过按键设定充电器的监控时间，以减少功耗。
测试表明，作品达到了题目的基本要求和扩展要求的全部功能。
关键词：充电器拓扑结构；最大功率点跟踪；TPS62100；ATmega81系统方案1.1电源变换器方案1.1.1 充电器的主回路方案一：线性充电器线性充电方式是充电方式中，复杂度最小、成本最低的方案。
线性充电方式最大的缺点是功率损耗较大，不能实现升压。
方案二：buck/boost变换器能够在宽输入电压范围实现充电。
它的缺点是输出电压的极性反相，效率不高。
方案三：电荷泵充电器效率高，但输出电流小，不能降压。
方案四： buck与Boost分开控制该方案的控制简单，成本低，且效率高。
方案论证：结合题目的要求，效率重要，所以选择方案四。
1.1.2 启动电路方案一：低压启动的振荡电路，用三极管设计一个振荡器，在低电压的情况下自启动振荡，为Boost电路提供驱动脉冲。
方案二：采用TI的电池充电管理芯片TPS61200，启动工作电压为0.5V，输入电压最低至0.3V，可满足充电器的启动要求。
最终方案的确定：结合题目对输入电压范围、效率等指标的要求对以上各方案进行比较，也出于对时间、电路的复杂程度以及之前读各种电路的熟悉程度的考虑，选择了并 buck变换器和boost变换器，对输入电压进行降压和升压的控制。
启动电路采用TI的电池充电管理芯片TPS61200，启动工作电压为0.5V，输入电压最低至0.3V，可满足充电器的启动要求。
1.2 控制方法系统在低电压的状况下要自启动，还必须自动切换升压和降压。
输入电源的电压范围和阻抗变化大，为了保证最大的充电电流需要对最大功率点进行跟踪（MPPT）。
电能收集充电器研制
电能收集充电器的研制The Development of Energy Collecting Charger摘要本文研制的电能收集充电器以直流变换器为核心，引进新型的DC-DC变换芯片即降压芯片TPS5430和升压芯片TPS61200组成DC-DC变换器电路对输入电压进行分段变换以提高较低功率时的系统效率，同时使用芯片内置的充电泵可进一步降低启动电压。
系统以超低功耗单片机C8051F330为监测和控制核心，监控采用间歇工作方式，进一步改善了充电效果，同时单片机通过其内部集成的A/D转换功能对直流电源电压进行采样，当输入电压值在不同的范围内变化时，通过单片机控制模拟开关切换到不同的直流变换电路进行充电，并通过LCD实时显示输入电压值和充电电流值。
该系统实现了输入电压很小的情况下高效能的对可充电电池正常充电，其输入直流电压范围可低至0.3V，也可高达20V，并能有效抑制可充电电池的放电电流，且在电源电压从0V逐渐升高时，能自动启动充电系统。
整个系统充分发挥了新型集成芯片的优势，电路简单，成本低，能耗低，而且可靠性比较高。
关键词：直流变换器C8051F330 TPS5430 TPS61200AbstractThis Energy Collecting Charger as DC converter charger for core，introducing new DC - DC transform chip TPS5430 and TPS61200 chips that composed of DC - DC converter segmented transform input voltage in order to improve the low power efficiency of the system, and use the built-in charge pump can chip to further reduce starting voltage. C8051F330 single-chip is the ultra-low power system as the core for monitoring and controlling, monitoring the intermission, further improve the effect of charge, at the same time, through its internal integration chip the A/D conversion function sampling dc power supply voltage, when the input voltage samples in different range, through the single-chip microcomputer control simulation switch to different dc transform circuit, and using LCD display input voltage and charge current.This system is realized that when the input voltage under the condition but it can normal charge the rechargeable batteries, its input dc voltage range can be low to 0.3 V, also can 20V up, and can effectively restrain rechargeable batteries, when the discharge current voltage from 0V gradually rises,it can automatically start the system. The system fully exert the advantages of the new integrated circuit chips, simple, low cost, low energy consumption, and the reliability is quite high.Key words：DC-DC converter C8051F330 TPS5430 TPS61200目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)绪论 (1)1系统方案设计 (4)1.1系统功能指标 (4)1.2理论分析与计算 (4)1.3方案选择 (6)1.4总体方案设计 (7)2 系统硬件电路设计 (8)2.1升压变换电路 (8)2.1.1 TPS61200芯片简介 (8)2.1.1 TPS61200外围电路参数配置 (11)2.2 降压变换电路 (12)2.1.1 TPS5430芯片简介 (13)2.2.1 TPS5430外围电路参数配置 (15)2.3 监测控制电路 (16)2.3.1 10位ADC (17)2.3.2电源管理方式 (23)2.4 采样和显示电路 (25)2.4.1 电压采样电路 (25)2.4.2 电流采样电路 (25)2.4.3 显示电路 (26)2.5 系统整体硬件 (26)3 功能模块程序设计 (28)3.1 系统程序流程图 (28)3.2 功能模块程序设计 (29)4 系统制作及调试 (33)4.1系统硬件 (33)4.1.1 硬件实物图 (33)4.1.2 硬件制作小结 (33)4.2 系统调试与分析 (34)4.2.1 调试问题及解决方法 (34)4.2.2 测试使用仪器与型号 (35)4.2.3 测试方法与测试数据 (35)4.2.4 实验现象 (37)4.2.5 数据分析 (37)结论 (38)参考文献 (39)绪论充电器（Charger）是采用电力电子半导体器件，将电压和频率固定不变的交流电变换为直流电的一种静止变流装置[1]。
电能收集充电器
们 调 试 ，。 低 在０８ 时 还 能 向 电 池 充 电 。为 保 护 电路 安 全 ， Ｅ最 ．Ｖ 我们 给 这 部 分 电 路 的 输 入 端 加 上 了 输 入 电压 检 测 和过 压保 护
电路 。在 接入 上 电路 后 ， 低 可 在 １１ 向 电池 充 电 。 由 于 Ｅ最 ． Ｖ时 该芯 片功 率 较 小 ，为 防 止 充 电 电 池 短 路 或 电 压 异 常而 造 成 电 路损 坏 ． 给该 电路 的输 出端 加 上 了 电池 过 压 和 短 路 保 护 电路 。 电 路 由Ｑ 一 Ｑ 及 周 围 电路 组 成 。另 外 ， 给 因过 放 电 而 电 压 ５ ７ 为 偏低 的 电池 也 能 充 电 ， 电路 还设 置 了涓 流 充 电 电路 。 部分 电 该 路 由Ｄ 、 １ ６ Ｒ】 电路 组 成 ， 当单 片 机 检 测 到 电池 电压 过低 时 ， 关 断 Ｏ 场 效 应 管 ， 电 电路 改 由经 Ｄ 、 １ 电 池 先 以 小 电 流 充 ７ 充 ６ Ｒｌ向 电 ，待 电池 两 端 建 立 起 接 近３６ ． Ｖ的 电压 时 ，再 接 通 Ｑ 场 效 应 ７ 管 ， 大 电流 充 电 。 一 分 钟 内检 测 电池 无 法 建 立 ３ 用 在 Ｖ以上 电 压 时 ， 为 电 池 损 坏 或 输 出端 短 路 ， 单 片 机 控 制 下 停 止 充 电 。 认 在 该 电 路有 效 地 防止 了被 充 电 电池 损 坏 或 输 出 电路 的短 路 。 四、 挥 部 分 的 设 计 发
压 为 １Ｖ． 换 电路 由Ｑ － Ｑ 及 周 围 电路 组 成 。 ０ ．切 １ ４
当电 源Ｅ 电 压小 于ｌ Ｗ ， 片 机 自动 将 电路 切 换 到 低 压 Ｏ 时 单 充 ， 电 电路 ．这 部 分 电 路 是 由Ｄ — Ｄ 转 换 集 成 电路 Ａ ２ ０ 组 Ｃ Ｃ Ｓ３ １ 成 。该 电路 的 主要 特 点 是 可 以转 换 低 电压 ， 换 效 率 高 。经 我 转 Ｌ ２ ０１ ＣＤ 键 盘
采用LM3S1138的电能收集充电器的设计
采用LM3S1138的电能收集充电器的设计本文针对锂离子可充电池的充放电特性及实际使用中的需求，利用新型的嵌入式芯片LM3S1138 为主控制器，在锂离子电池充电的过程中，进行智能控制，严格控制充电电流、电压、温度等物理参数，从而实现数字化、智能化、节能化的特点。
1 电能收集充电器硬件设计电能收集充电器的硬件设计，主要包括直流电源、电源变换器、EasyARM1138、PWM 发生器、采样电路、可充电池等部分的设计与整合，形成一个循环系统。
其电路模块如图1 所示。
1.1 EasyARM1138 嵌入式微处理器EasyARM1138 嵌入式微处理器采用了Luminary Micro 公司Stellaris 系列基于Cortex-M3 内核的LM3S1138 芯片，该芯片包含一个低压降的稳压器，集成的掉电复位和上电复位功能，仿真比较器，10 bit的ADC，SSI，GPIO，看门狗和通用定时器，UART，I2C 及运动控制的PWM 等各种丰富的外设功能，可直接通向GPIO 管脚，不需要特性的复用。
非常适合用作智能型充电器的控制单元。
EasyARM1138 的任务是从采样电路处实时采集电池的充电状态，通过计算决定下一阶段的充电电流，并产生合适的PWM 信号来控制充电电流；通过UART、LCD 来实时地传输和显示采样数据，采集的电池参数不正常时，可以产生报警信号。
1.2 电源变换和控制电路1.2.1 BUCK 电源变换电路在电能收集过程中，充电器通过控制电压或者电流来实现不同的充电策略。
设计采用容易控制的、效率高的BUCK 变换器。
BUCK 变换器是用EasyARM1138 产生的PWM 信号控制的，通过控制PWM 的占空比，来控制开关管Q2 输出电压或者电流。
BUCK 变换电路如图2 所示。
Vi、Vo 分别为输入输出电压，D1 是续流二极管。
BUCK 变换器的工作原理：当PWM 输出高电平时，开关管导通，电流通过晶体管和电感到电池。
基于压电能量收集技术的充电器设计
基于压电能量收集技术的充电器设计摘要：为了解决利用压电能量收集技术收集到电能的存储问题，提出了一种充电器的设计方案。
利用压电能量收集器和LTC3588—1电源管理芯片为核心的电压变换电路以及LTC4071充电控制芯片为核心的充电控制电路，将收集到的电能变换后存储到锂电池。
实验结果表明，设计的充电器能够输出4.1V的稳定直流电压来为锂电池充电，实现了将压电能收器收集的电能存储到锂电池，具有应用前景。
引言近年来，能量的收集日益引起人们的关注。
能量收集是近年来在能源危机中发展出来的一个新兴名词，和传统的发电机产生电能的方式不同，能量收集是希望将环境中所未能利用的能源将其转换成人们可以使用的电能然后存储，以达到能源回收再利用的目的。
由于压电材料具有响应速度快，成本低，结构简单等优点，基于压电材料的能量收集技术已经成为了一种很有发展前途的能量收集方式，压电材料通过压电效应可以将周围的振动能量转换成电能。
由于压电能量收集器产生的电能电压大、电流小、功率小，而且是交流电压。
因此不能直接供给电子器件使用，需要先将收集的电能进行变换，然后存储后才能向外供电。
鉴于压电能量收集的电能存储问题，本文提出了一种基于压电能量收集技术的充电器的设计方案。
利用压电能量收集器和LTC3588-1电源管理芯片为核心的电压变换电路以及LTC4071充电控制芯片为核心的充电控制电路，将收集到的能量存储到锂电池。
研究了压电能量收集器在谐振状态下，充电器给锂电池充电的时间以及验证充电器充电电路的可行性。
1 压电能量收集器结构及工作原理压电能量收集器利用压电效应，可以将机械振动能量转换为电能。
悬臂梁式能量收集器结构是最常见的振动能量收集器结构，如图1所示为一典型的压电双晶悬臂梁式的压电能量收集器的结构，中间是金属层，在金属层的上下表面都贴有压电陶瓷作为压电层。
整个能量收集器形成一悬臂梁结构，一端为固定端固定于基座中，另一端为自由端，自由端上附有一个质量块。
电能收集充电器1
E题：电能收集充电器摘要：本设计以TI的MSP430F4794单片机为核心，结合MOS驱动芯片TPS2818和开关管IRF7807，设计并制作了基于反激变换器的电能收集充电器。
R s=100 Ω，E s在3.6 V～20 V变化，当E s=20 V时，给电池充电的电流I c =234 mA，最低充电电压E s=5 V；R s=1 Ω， E s在1.1 V～3.6 V变化，当E s=3.6 V时，给电池充电的电流I c =640 mA；R s=0.1Ω， E s在0 V～1.1 V变化，当E s=1.1 V时，给电池充电的电流I c =310 mA，最低充电电压E s=0.5 V。
当电源提供的最大功率小于45 mW时，充电器以1 s为周期为电池间歇充电。
作品通过电流反馈实现最大电流跟踪。
反激变换器使用肖特基二极管整流以提高效率。
本设计完成了基本部分和发挥部分的大部分要求。
关键词：充电器；反激；间歇充电；最大电流跟踪；肖特基二极管。
一、系统方案选择与论证:题目任务是做一个能从输出0V~20V变化的直流电源（内阻随电压变化）吸收电能的充电器，输出电压约3.6V（电池完全放电时小于3.6V）。
依据题目要从直流电源获得最大功率。
充电的输入电压范围很宽。
(一)电源变换拓扑方案论证方案一：升降压（Buck-Boost）变换器如图一，该拓扑的优点是既能够实现升压也能实现降压，这样方案简单，而且成本较低，但是由于反压输出，采样和控制比较复杂。
图一 Buck-BoostDC/DC变换器原理图方案二：Buck与Boost变换器的分段组合如图二、三，当Es>5V时电池由Buck电路充电，当3.6V<Es<5V时电池由直流稳压电源直接充电，当Es<3.6V时电池由Boost电路充电。
然而，由于多个电路组合，采样和控制比较复杂。
图二 Buck变换器图三 Boost变换器方案三：反激（flyback ）变换器如图四，该拓扑通过改变PWM 的占空比，既可以实现升压，也可以实现降压，拓扑本身防止电池电流倒灌，而且结构比较简单，成本也稍低。
基于单片机的直流电能收集充电器的设计与实现
基于单片机的直流电能收集充电器的设计与实现夏淑丽【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2014(000)007【摘要】设计了一种直流电能充电器，该充电器可将直流电源的能量传递到3.6 V 以上的可充电电池中。
系统根据输入电压不同采用MC34063和HT7750来构建供电电路给电池充电，经过89C51单片机控制AD0832来检测电源输出电压的大小，从而判断是否对电池进行充电，并且检测时间的长短可以根据用户的需要进行设定，并通过数码管显示出来。
为了提高单片机的工作效率，对单片机处于休眠和工作两种状态进行断续的检测。
%A direct current charger is designed,which can transfer the energy of direct current power source to rechargeable battery above 3.6V. According to entering voltage,the system adoptsMC34063 and HT7750 to structure the electricity supplying circuit to charge battery. The AD0832 controlled by 89C51 single chip is used to check the output voltage of power source,so as to judge whether to charge up the battery or not. The detecting time can be set according to demands of users,and displayed by the nixie tube. To improve the work efficiency of the single chip,its two modes of work and sleep are detected spasmodically.【总页数】3页(P160-162)【作者】夏淑丽【作者单位】徐州工业职业技术学院，江苏徐州 221140【正文语种】中文【中图分类】TN710-34;TM92【相关文献】1.一种基于单片机的电能收集充电器的设计与实现 [J], 陈绍南;龚畅;龚舒;卢雯兴;李如琦2.一种基于单片机的电能收集充电器的设计与实现 [J], 陈绍南;龚畅;龚舒;卢雯兴;李如琦3.基于ATmega16单片机的电能收集充电器设计 [J], 张建民;姚佶;何怡刚;龙佳乐;何文丰4.基于单片机AT89S52的电能收集充电器系统设计 [J], 靳姗;5.基于单片机的低功耗电能收集充电器设计 [J], 吴可汗;何怡刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种基于单片机的电能收集充电器的设计与实现
一种基于单片机的电能收集充电器的设计与实现
随着现代科技的快速发展，人们对电能的需求日益增加。
电能收集充电器作为一种新型的充电设备，逐渐受到广大用户的关注。
本文基于单片机设计和实现了一种电能收集充电器，具有效率高、稳定性好的特点。
首先，我们需要了解电能收集充电器的工作原理。
其原理是利用电容器和感应器将空气中的电能转化为电磁能，并通过变压器将电能传输到电池中进行储存。
因此，设计中需要用到电容器、感应器和变压器等元件。
接下来，我们将介绍如何使用单片机实现电能收集充电器。
我们使用的单片机是STM32F103C8T6，该单片机具有多个接口，可方便地进行通信和控制。
我们将利用其PWM输出功能控制
电容器的充电和放电，使电容器能够更好地储存电能。
具体实现方法如下。
首先，将感应器与单片机的输入引脚相连接，通过处理器控制感应器的工作状态，从而接收电能。
同时，通过单片机控制PWM输出，将电容器进行充放电控制，从而
保证电能的储存。
最后，通过变压器将电能传输到电池中，实现充电功能。
在设计电能收集充电器时，我们不仅考虑了其实现方式，还考虑了它的实用性。
为此，我们添加了LED显示功能，展示电
池的充电状态。
同时，我们还添加了电压保护电路，当电压过高或过低时，充电器能够自动关闭，避免对电池造成损害。
总之，本文基于单片机设计和实现了一种电能收集充电器，具有效率高、稳定性好、操作方便等特点，并且添加了多种实用功能。
在实际应用中，具有良好的推广价值和广泛的应用前景。
基于单片机的电能收集充电器设计
压 Ｅ 和输 出恒 流 电流 ， 单 片机 内进 行 相 应 的处 在 理后 输 出到 Ｌ Ｄ显 示 ， 输 入 电压 过 大 ， 及 时 进 Ｃ 若 则 行相 应 处理 并通 过报 警 电路实 施 报警 。
Ｃ ０ １０Ｓ Ｍ （ ｉｇ ｈｐＭｉ ｏｏ ｓｔｅｃｂ ｒｅ ｃ ｏｅ ｉ Ａ ７ ３ ｆ Ｃ Ｄ ｏ ｖｒ ｒ ８ ５ ２ Ｃ １ Ｆ Ｓｎｌ Ｃ ｉ ｃ ｃ ）ａ ｙ ｅ ｔ ｓｃｒ，ｗｔ Ｍ Ｘ１０ ｏ Ｄ ／ Ｃ ｃｎ ｅｔ ｅ ｙ ｈ ｎｉ ｈ ｒ ｅ
ｒ ａ ｉｉ ｇ ｔ ｓｅ ｏ ｔｏ ． Ｗ ｉ ｈ ｅａ ｗｉ ｈ ｎ ｏ ｒ ｓ ｐ ｙ ａ ｒ ｎ ｆｒｉ ｇ ｃｒ ｕ ｔ ａ ｄ ｔ ｅ ｌｇ ｔ ｅ ｌ ｎ ｗｏ—ｔｐ ｃ ｎ ｒ １ ｚ ｔ ｔ ｅ ｒ ｌｙ ｓ ｔ ｉ ｇ ｐ ｗｅ ｕｐ ｌ ｎｄ ｔａ ｓｅｒｎ ｉｃ ｉ ｎ ｈ ｉｈ ・ ｈ ｃ ｅ ｔｉ ｉｄ ｉ ｈ ｅ ｉ ｇ ａａ ｍ ，ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｒ ｎ ｆｒ ｔｏ ｆｏ ｅ — ｏｔ ｇ ｒ ｔ ｃｉ ｎ ｗｈ ｎ ｓ ｔｈ ｎ ｉ ｍｉ ｎｇ ｄ ｏ ｅ ｌｇ ｔｎ ｎ ｌｒ ｔ ｈ ｏ ｒｔａ ｓｏ ｍａｉ ｎ ｏ ｖ ｒｖ ｌａ ｅ ｐ ｏｅ ｔｏ ｅ ｗｉｃ ｉ ｇ ｔ ｍｅ，
在 电源过压 时及 时进 行切 换保 护 ， 光二 极 管 点 亮报 警 。Ｌ Ｄ显 示 间歇 时 间和 输 出 电流 ， 发 Ｃ 人机 交
电能收集充电器设计
电能收集充电器学院：专业（方向）：年级、班级：学生学号：学生姓名：指导老师：2016 年月日摘要本设计可实现在输入电压、输入电流较小或较大的情况下高效收集电能对蓄电池或干电池完成充电。
该充电器分为升压电路、降压电路和控制电路、显示电路四部分，控制电路中由继电器及集成运算放大器LM358完成电路变换。
升压电路主要采用MC34063芯片，降压电路主要采用MC34063芯片，控制电路中使用LM358芯片决定继电器两端电压，从而决定继电器中开关的转换，决定降压电路、升压电路的工作状态。
显示电路利用单片机AT89C52与模数转换芯片TLC549，能够测量0－5V之间的直流电压值，四位数码显示。
控制电路无需外加辅助电源而能自供电，从而实现在某一连续电压变换中进行持续充电。
此充电器充电效率高，而且因为系统由分立元件搭建，成本很低。
【关键字】：LM358;MC34063;AT89C52;TLC549;电路变换AbstractThis design can realize the input voltage, input current is smaller or big collection of electrical energy efficient battery/dry finish charge. The charger points booster circuit, step-down circuit and control circuit, four parts show circuit, control circuit by relay and the integrated operational amplifier LM358 complete circuit transformation. Mainly by using Mc34063 booster circuit chip, step-down voltage circuit mainly adopts the Mc34063 chip, control circuit used in road LM358 chip decided to relay voltage at both ends, and decided to relay the conversion switch, decided to buck circuit, boost work condition of the circuit. Show circuit AT89C52 SCM and modulus of conversion chip TLC549, able to measure the 0-5 V dc voltage value between, four digital display. Control circuit without plus auxiliary power from the power supply and can. So as to achieve in a continuous voltage transform can achieve sustained in charge. The charger charging high efficiency, and because the system set up by division element, cost is very low.【Key Words】LM358; MC34063; AT89C52；TLC549；circuit transformation目录1绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 选题简介、意义与背景 (2)1.3系统功能指标 (2)2 系统结构设计 (5)2.1主要设计内容 (5)2.2设计思想 (5)2.3 系统结构 (8)3 系统升压电路、降压电路设计 (9)3.1 芯片简介 (9)3.2升压充电模块 (11)3.3降压充电模块 (12)3.4升压电路 (13)3.4.1升压电路工作原理 (13)3.4.2 以MC34063为核心的升压电路 (13)3.5降压电路 (14)3.5.1降压电路工作原理 (14)3.5.2 以MC34063为核心的升压电路 (15)4 系统单元电路设计 (16)4.1监测电路 (16)4.1.1模块功能介绍 (16)4.1.2监测电路工作原理 (19)4.1.3监测取样电路 (19)4.2控制电路 (20)4.2.1模块功能介绍 (20)4.2.2电路设计 (26)5 系统显示电路 (28)5.1系统软件设计 (28)5.2系统板上硬件连线 (31)5.3程序设计内容 (32)6 总结分析 (33)6.1环境分析 (33)6.2设计总结 (33)参考文献 (34)总结 (35)致谢............................................................................... 错误!未定义书签。
电能收集充电器设计报告2
电能收集充电器福星电子网E题：电能收集充电器摘要：本设计包括LM2671构成的Buck直流-直流转换器(即DC-DC转换器)电路，MC34063构成的Boost型DC-DC电路，高侧电流检测电路以及由ATMEGAl6单片机构成的监控电路。
当直流供电电源Es低于3.6V时，用Boost电路升压以便对电池充电；当Es高于3.6V时，则用Buck电路降压充电。
充电电流大小；BUCK 电路BOOST电路的切换均由单片机进行控制。
关键字： LM2671 MC34063 ATMEGA16L DC-DCAbstract:The design consists of Buck circuit, MC34063 composition Boost circuit, high-side current-sensing circuit and the single-chip monitoring circuit constituted by ATMEGAl6. When the DC power supply Es is lower than 3.6V,the voltage is increased through the Boost circuit in order to charge the battery. When Es is higher than 3.6V, the voltage is decreased through the Boost circuit and then charge the battery. The current size and the switching between Buck and Boost circuit are all controlled by the single-chip.Keywords：LM2671 MC34063 ATMEGA16L DC-DC第一章方案论证1.1 总体方案论证当直流供电电源Es>3.6V时，采用降压模块；Es<3.6V时，采用升压模块。
一种电能收集充电器的研制
一种电能收集充电器的研制当前，便携式电子设备进入千家万户，蓄电池已成为便携式电子设备中不可或缺的组成部分，而充电器在这其中扮演着重要的角色。
电池要发挥其设计所需的性能不仅取决于它的设计技术和工艺，而且很大程度上要依赖于充电器的性能。
电能收集充电器是一种环保型充电器，能将其他直流电源中极少的电能收集起来充入电池中，以减少能源浪费。
本文研制的电能收集充电器就是基于这一思想设计的。
采用TI 公司的TPS5430 和TPS61200 两款新型直流变换芯片作为变换核心，进行模块化设计制作。
实验验证了输入电压为0.3 V~20 V 时，充电器输出电压可稳定在3.6 V，能高效地对可充电电池充电。
1 系统方案设计1.1 系统功能指标系统研制的目的是实现输入电压在0.3 V~20 V 下，高效能地对可充电电池充电，其基本结构框架如图1 所示。
1.2 总体方案设计系统采用单片机C8051F330 进行监测和控制，直流电源变换器由DC-DC 集成升压芯片TPS61200 和DC-DC 集成降压芯片TPS5430 组成。
当Es3.6 V 时，单片机控制模拟开关切换到由TPS61200 组成的低输入电压直流升压电路；当3.6 VEs6 V 时，通过C8051F330 控制限流开关TPS2010 闭合，直接输出持续的直流充电电流；当6 VEs20 V 时，单片机控制TPS5430 使能有效，切换到TPS5430 直流降压电路，以较高效率向充电池输出电能。
系统总体结构图如图2 所示。
2 主要硬件电路设计2.1 降压电路当10 VEs20 V 时，选用DC-DC 降压芯片TPS5430 组成降压电路，TPS5430 输入电压范围为5.5 V~40 V，内部集成导通电阻为110 mΩ的MOS 管，固定开关频率500 kHz，最高效率可达到95%。
电路如图3 所示。
电能收集充电器设计方案
电能收集充电器设计方案随着社会的发展，能源已经成为当今的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突然中断，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，它能不间断的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，都使用了可蓄电池。
这样，即使电力网停电，也可利用电能收集充电器进行储蓄电能。
近年来，节能环保理念深入人心，对半导体IC设计和应用也提出了更高的要求。
2008年11月，五大手机制造商诺基亚、三星、索尼爱立信、摩托罗拉和LG电子联合发布了手机充电器的五星级标准。
例如，待机功耗小于或等于30mW的手机充电器属于最高星级。
相反，如果待机功耗≦500mW，则充电器标签上将无任何星级标记。
为适应手机充电器的技术革新和发展，新近半导体制造有限公司于近期推出一种新的电源控制芯片AP3768，并基于AP3768开发出全面满足能源之星外部电源2.0标准和五星级标准的充电器方案。
在出现低压和小电流的情况下可以实现小电流的高效收集，在太阳能电池处于阴雨天或风力发电机处于小风情况下，这些发电系统只能输出较低的电压，同时电流也比较小，在这种情况下，通常传统的直接向蓄电池充电的控制器因电压达不到蓄电池充电电压而难以向蓄电池实现充电，或者达到充电电压但电流过小而损失太大达不到充进蓄电池的目的。
因此，研究电能收集充电器很有现实意义。
2 设计任务与要求2.1 设计任务设计并制作一个电能收集充电器，充电器及测试原理示意图如图2.1。
该充电器的核心为直流电源变换器，它从一直流电源中吸收电能，以尽可能大的电流充入一个可充电池。
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一种电能收集充电器的设计摘要随着越来越多的PDA产品的在日常生活中的普及使用,电池充电器的使用也越来越广泛,一个好的充电器设计，不但能够实时地对充电电路的电压、电流这些关系到充电过程好坏的参数进行检测，针对这些参数的变化调整充电的电流、电压，同时还能在充电电压很小时还能够对电池进行充电。
因此，本文设计了一种以MC34063直流升压电路及LM2576直流可调稳压电路为核心，AVR单片机最小系统板为控制电路，能在7.3v-20v范围内的不同输入电压中，通过手动调节可为一定范围内不同电压的电池充电，充电电流Ic达到大于（Es-Ec）/（Rs+Rc）的要求。
该系统主要有AVR MEGA16最小系统，44700uf电容组成的电能收集储存电路，MC34063直流升压电路，LM2576直流可调稳压电路组成。
系统通过44700uf电容组成的电能收集储存电路从内阻非常大（100欧）的电源中收集并储存电能，再通过AVR MEGA16最小系统于给定时间内发出脉冲使电容放电供给MC34063直流升压电路电压升压，然后由LM2576直流可调稳压电路稳压为内阻较小的（0.1欧）模拟电池充电。
本系统具有低功耗，输出稳定可调，输入内阻大，转换效率高无需外部电源供电，低电压启动（7.3v）等特点。
关键词：充电器；电能收集；升压；A VR ATmega16；MC34063；脉冲充电Power to collect chargerAbstractAs more and more PDA products, the increasing use in everyday life, the battery charger is also more widely used, a good battery charger design, not only in real time charging circuit voltage and current of these relations to the charging process for testing the parameters of good and bad for changes in these parameters to adjust charge current, voltage, while the charge voltage of a small be able to recharge the battery, such as outdoor activities, to take advantage of low-voltage or solar power, etc. for charging, the only way to ensure that extend battery life.For the reason that，we designed a system is centering on MC34063 direct-current boosting circuit and adjustable LM2576 direct-current stabilivolt circuit. A VR monolithic machine minimum system board is a control circuit , can in different within certain range (7.3 v-20v) entering voltage, may move thecurrent supply adjusting the battery being that the certain range inner is unlike voltage personally , export the call for reaching battery charging electric current Ic greater than (Es-Ec)/ (Rs + Rc). Be system's turn to have A VR MEGA16 is minimal system mainly, the electric energy that 44700 uf capacitance is composed of collects storing up circuit , MC34063 direct-current boosting circuit, the adjustable LM2576 direct-current stabilivolt circuit is composed of. Electric energy collecting and storing up the put aside circuit the electric energy that system is composed of by 44700 uf capacitance is collected from internal resistance in power sources very big (100 Europes), And then boosting supplying with a MC34063 direct-current boosting circuit voltage again by the fact that minimal A VR MEGA16 system issues pulse in given time is that capacitance discharges, battery charges from adjustable LM2576 direct-current stabilivolt circuit stabilivolt for less simulation of internal resistance. System has low-power consumption , output stability is adjustable , entering internal resistance is big, the unnecessarily external high conversion efficiency power source supplies electricity , low voltage starting (7.3 vs) wait for a characteristic.Keywords: charger；power collection；Boost；A VR ATmega16；MC34063；pulse charge目录第1章概述1.1课题研究的背景1.2 国内外发展现状1.3 本课题研究的内容第2章充电器设计的基本理论2.1 常用充电器的充电方式2.2 电能收集充电器的工作原理第3章电能收集充电器的硬件设计3.1总体方案的比较与选择3．1.2系统设计3.2 升压电路和降压电路设计3.2.1升压电路3.2.2 降压电路3.2.3 MC340633.2.4升压电路测试结果分析3.3 单片机供电电路和稳压电路3.3.1 单片机供电电路3.3.2 稳压电路3.3.3 LM25763.4检测部分3.4.1单片机检测电路3.4.2 单片机A VR ATmega163.5电能收集储存电路及设计：第4章软件设计4.1PWM产生的原理4.2产生PWM的相关寄存器4.2.1T/C1控制寄存器A－TCCR1A4.2.2T/C1控制寄存器B－TCCR1B4.2.3输出比较寄存器1A-OCR1A4.2.4输出比较寄存器1B-OCR1B4.2.5参数计算4.2.6程序设计4.3 硬件电路调试4.3.1单片机调试4.3.2电能收集储存电路的调试第5章总结及展望5.1 总结5.2 展望谢辞参考文献附录第1章概述1.1课题研究的背景从20世纪60年代的商用镍镉和密封铅酸电池到近几年的镍氢和锂离子技术，可充电电池容量和性能得到了飞速的发展。
目前各种电器使用的充电电池主要有镍镉电池（NiCd）、镍氢电池（NiMH）、锂电池（Li-Ion）、密封铅酸电池（SLA）四种类型。
电池充电是通过逆化学反应将能量储存到化学系统里实现的。
由于使用的化学物质的不同，电池有自己的特性。
设计充电器时要了解这些特性，以防止过度充电损坏电池。
如今，随着科学技术的发展，PDA产品的在日常生活中的普及使用,电池充电器的使用也越来越广泛,一个好的充电器设计，不但能够实时地对充电电路的电压、电流这些关系到充电过程好坏的参数进行检测，针对这些参数的变化调整充电的电流、电压，同时还能在充电电压很小时还能够对电池进行充电。
1.2国内外发展现状近年来，节能环保理念的深入人心，对半导体IC设计和应用也提出了更高的要求。
2008年11月，五大收集制造商诺基亚、三星、索尼爱立信、摩托罗拉和LG电子联合发布了手机充电器的五星级标准。
, 新的分级制度见以零到五颗星的标志图案来区分待机能耗。
例如，如果待机功耗小于或等于30MW的手机充电器属于最高星级，在其标签上印有五颗星。
相反，如果待机功耗大于或等于500MW，则充电器标签上将无任何星级标记。
为适应手机充电器的技术革新和发展，新进半导体制造有限公司（简称BCD半导体）于近期推出一种新的电源控制芯片AP3768，并基于AP3768开发出全面满足能源之星外部电源2.0标准和五星级标准的充电器方案。
1.3本课题研究的内容本系统以直流电源变换器为核心，能从一个电压尽可能低的直流电源中吸收电能，并以尽可能大的电流向可充电电池充电。
充电器输入电压最低可达到7.3V，最高达到20V，能有效抑制可充电电池的放电电流，且在电源电压从7.3V逐渐升高时，能自动启动充电功能。
电能转换电路采用开关电源直流变压技术，转换效率大于90%。
本文以MC34063直流升压电路及LM2576直流可调稳压电路为核心，AVR单片机最小系统板为控制电路，能在7.3v-20v范围内的不同输入电压中，通过手动调节可为一定范围内不同电压的电池充电，充电电流Ic达到大于（Es-Ec）/（Rs+Rc）的要求。
该系统主要有AVR MEGA16最小系统，44700uf电容组成的电能收集储存电路，MC34063直流升压电路，LM2576直流可调稳压电路组成。
第2章充电器设计的基本理论2.1常用充电器的充电方式快充和慢充是充电的一个重要概念，只有了解了快充和慢充才能正确掌握充电。
首先，快充和慢充是个相对的概念。