锂电池充电器的设计-精品剖析
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。
基于锂电池充电器的设计与制作 附原理图和PCB
基于锂电池充电器的设计与制作附原理图和PCB| By: xdy12530 ]由于我的四轮驱动机器人上采用了16.5V的锂电池供电，而市场上又没有该电池的充电器，使得充电让我很纠结。
无奈之下便设计了一款便携式简单型锂电池充电器。
解决的充电的烦恼。
该充电器可以输出100mA-1A可调的充电电流，输入电压为VIN>18V，可用笔记本上的19V电压充电。
充电时间一般按照充电输出电流的大小决定。
下面见图哦下面讲解一下电路的工作原理。
因为我是给16.5V的锂电池充电的，所以输入的电压为18V电压，也可以大于18V。
用笔记本上的充电器很不错哦。
输入电压18V经过1.5A的保险丝，二极管保护后到PNP功率管的输入端。
默认状态功率管是出于导通状态，因为LM324的1脚输出高，Q3三极管导通，PNP功率管基极拉低，功率管导通。
其中RL1电阻为1欧姆，是用来限流的。
通过对该电阻上的电压采样，然后经过LM324对基准电压的比较后取出一个电压值，由这个电压值控制功率管的输出电流，始终在一个极限电流上，或者说是短路电流上，我设置的为500MA。
大家可以调节可调电阻来调节短路电流。
另外还有一个对锂电池电压的采样，当电池没插入时，末级保护二极管通过两个电阻乘以功率管输出的17.5v电压进行分压后的一个电压值给LM324与基准比较输出给三极管，此时绿灯亮，当电池没电时充电插入充电座后，采样电阻R6,R7所采样到的电压变低，同时给LM324与基准电压比较后，红灯亮。
当充满电后采样部分的电压等于基准电压，绿灯变亮，此时充电完成。
但充电过程仍会以小电流的充电方式充电。
下面见实物图哦这是充电器的实物正面图，左边为DC18V输入，右边为VOUT充电输出接口，左边一个电位器调节输出电流，右边一个电位器调节双色LED状态门槛值。
这是电路板的反面PCB图，由于换了一个功率管，使得跟当初设计时的功率管的管脚有区别，所以做了一下小改动。
这是正在给我的电池充电，呵呵，现在是红灯，等充满电后会跳绿灯，同时锂电池的保护芯片自动工作，切断输入。
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。
关于锂离子电池充电器的设计参考-10页精选文档
关于锂离子电池充电器的设计参考携带型电子产品皆以电池作为电源。
随着携带型产品的迅速发展，各种电池的用量大增，并且开发出许多新型电池。
除大家较熟悉的碱性电池、可充电的镍镉电池、镍氢电池外，还有近年来成为主流的锂离子电池。
这里会介绍有关锂离电池的相关知识，包括它的特性、主要参数、应用范围，最后并提供锂离子电池充电线路的设计参考。
锂离子电池发展与应用锂离子电池是目前应用最为广泛的可再次充电式电池，它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式，可以单节电池使用于低功率应用，也可以将多节电池进行串并联组合得到更高电压与容量，用于电动工具与笔记型电脑。
锂离子电池中的电解液可以是凝胶体、聚合物（锂离子/锂聚合物电池）、或凝胶体与聚合物的混合物。
因为目前尚未发现能够在室温条件下有效运送锂离子的聚合物，所以大多数的锂离子/ 锂聚合物电池实际上是结合凝胶体和聚合物的混合型电池。
锂离子电池有别于一般的化学电池，其充放电工作过程是通过电池正负极中锂离子的嵌入和脱嵌来实现的，当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液移动到负极。
而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。
同样，当对电池进行放电时，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又移动回正极。
回正极的锂离子越多，放电容量越高。
我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。
在充放电过程中，锂离子处于从正极-负极-正极的运动状态。
由于锂离子电池中使用的是离子状态的锂而非金属锂，危险性低，安全性高。
电池特性电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。
电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时，电池非静电力（化学力）所做的功。
电动势取决于电极材料的化学性质，与电池的大小无关。
电池所能输出的总电荷量为电池的容量，通常用安培小时作单位。
在电池反应中，每公斤反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。
电动摩托车锂电池充电器的设计与研究
电动摩托车锂电池充电器的设计与研究电动摩托车已经成为城市中最为流行的代步工具之一。
与传统的燃油车相比，其最大的优势就在于无排放、节能、低噪音等方面。
而在电动摩托车的每一个细节中，锂电池也是至关重要的一部分。
如何有效地为锂电池进行充电呢？本文将探讨电动摩托车锂电池充电器的设计与研究。
1. 摩托车锂电池的特点锂电池是一种新型的充电方式，被广泛用于电子产品的能源存储中。
与传统的铅酸电池相比，锂电池具有更高的能量密度、更长的使用寿命、更好的安全性和更便于维护的特点。
因此，在电动摩托车上使用锂电池已经成为了趋势。
与普通锂电池相比，摩托车锂电池有一些特殊的需求。
在高温环境或者虐待使用的情况下，锂电池的寿命会受到很大的影响。
在电动摩托车上，锂电池还需要满足以下要求：具有高的输出功率，能够提供足够的电量，良好的充放电平衡性和安全性等。
2. 电动摩托车锂电池充电器的设计电动摩托车的充电器设计需要考虑到如下因素：（1）充电电流充电器需要提供足够的充电电流，以满足摩托车锂电池的需求。
同时，为了保护锂电池，充电器还需要对充电电流进行控制，确保充电电流不会过大。
（2）充电电压摩托车锂电池需要在一定的电压范围内充电，否则会对电池的寿命造成损害。
充电器需要对充电电压进行控制，以确保充电电压在合适的范围内。
（3）保护电路在充电过程中，如果出现过流、过压等情况，会对电池造成巨大的危害。
因此，充电器需要加入保护电路，确保充电过程中的安全性。
（4）充电模式锂电池的充电有恒流充电和恒压充电两种方式。
在充电过程中，充电器需要根据电池的电量情况和充电电压情况，自动切换恒流充电和恒压充电模式。
3. 研究进展摩托车锂电池充电器的研究已经取得了一些进展。
一些厂家已经研制出了基于CAN总线控制的充电器。
该充电器具有远程控制和监测功能，可以对充电过程中的电流、电压等参数进行监测和控制。
同时，近年来随着无人机、电动汽车等新兴行业的快速发展，锂电池的应用场景越来越广泛，基于锂电池的充电器研究也得到了越来越多的关注。
新型高性能锂电池充电器的设计方案
新型高性能锂电池充电器的设计方案新型高性能锂电池充电器的设计方案摘要：新型高性能充电组合电路(充电器) 是由DS2770、 DS2720等芯片组合成设计而成,本文介绍该设计方案的功能和特点.关键词：充电控制与保护电量计量 1-Wire接口 Li+锂电池组前言Li+锂电池因具有体积小、重量轻与能量密度高等优势，所以在GSM/CDMA和数码相机、摄像机及PDA等高端便携式产品中被广泛应用.它们都需要在内建立一个高性能的锂离子电池充电器, 以保证Li+电池在使用中避免过充电、过放电等损害现象的发生，从而,随之带来的是要求锂电池充电器具有严格与完善的保护电路,才能真正实现各项安全保护特性。
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组合方案.见图1所示.从而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。
下面就该高性能锂电池充电器组合设计的功能与特点作一说明.1充电组合电路---充电器的组成1.1 见图1所示.整个组合电路分别有DS2770是充电控制器／电量计、DS2720电池保护器、DS2415实时时钟(RTC)三个芯片组成. 它们均公用一个地(Vss或Gnd)、电源(Vdd)和通信线(DQ或DATA)。
而所有的电容(从C1到C10)和电阻(从R1到R12)的作用是对干扰信号滤波及对ESD的保护.图1 新型高性能锂电池充电器设计方案图该充电器的负载(即主设备)是通过PACK+和PACK-引脚获得电源，而充电器与主系统的数据通信是通过标准的l-Wire接口(标为DATA )进行. DS2720芯片的的PS引脚和主系统的开／关控制相连接, 且作充电器的使能输入(低电平有效). 图1中引脚Charge·source可连接到充电电源, 而充电电流能按照电池额定的充电条件加以限制,其充电电压最高至15V.整个充电器在工作模式下消耗不足100μA的典型电流，而处于静止状态(即锂电池不处于充电状)时典型消耗电流不到20μA。
锂电池充电器方案
锂电池是目前最为常用的可充电电池之一，其具有高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等优点，因此在移动电子设备、电动车辆和储能系统中广泛应用。
充电器是锂电池应用中不可或缺的设备，负责为锂电池提供合适的充电电流和电压，确保锂电池的安全充电和寿命。
本文将介绍锂电池充电器的方案，主要从充电器的工作原理、充电器的主要类型、充电器的设计要点和锂电池充电器市场的发展趋势等方面展开。
一、锂电池充电器的工作原理锂电池充电器的工作原理基于恒流充电和恒压充电两种工作模式。
在恒流充电模式下，充电器通过输出稳定的电流来充电锂电池，直到电池的电压达到预设的充电终止电压。
而在恒压充电模式下，充电器保持输出恒定的电压，直到电池的充电电流衰减到预设的充电终止电流。
通常，在锂电池的初期阶段采用恒流充电模式，然后转变为恒压充电模式。
二、锂电池充电器的主要类型根据充电方式的不同，锂电池充电器可以分为慢充器、快速充电器和智能充电器。
1.慢充器慢充器主要用于对锂电池进行低电流充电，具有充电速度较慢但对电池寿命的影响较小的特点。
慢充器主要适用于低功率应用场景，如手持设备和小型电子产品充电等。
2.快速充电器快速充电器是为了满足用户对充电速度的要求而设计的，能够以更高的电流充电锂电池。
快速充电器主要适用于大功率应用场景，如电动车辆和储能系统等。
3.智能充电器智能充电器结合了慢充器和快速充电器的优点，具有多种充电模式和可变充电电流的功能。
智能充电器能够根据不同的电池类型和充电需求进行智能识别和调整，提供最佳的充电方案，并能够监测电池的充电状态和保护电池的安全。
三、锂电池充电器的设计要点1.充电电流和电压控制在设计锂电池充电器时，需要考虑合适的充电电流和电压。
充电电流过大会导致电池的温度升高和寿命缩短，而充电电流过小则会延长充电时间。
充电电压过高或过低都对电池的安全和寿命产生影响。
因此，充电器需要具备恒流恒压控制功能，通过负反馈控制回路来调节充电电流和电压。
11.1V锂电池充电器设计
11.1V锂电池充电器设计【摘要】本文介绍了锂电池充电的控制方法，讨论了充电器的电路结构和软件设计思想。
该设计以ATmega8作为控制核心，对充电过程进行全面管理，通过对充电电流、电压的自动检测与调整，完成对不同充电阶段的精确控制及充满后的自动停充，实现了智能化充电。
【关键词】锂电池充电器；ATmega8；脉宽调制1.引言11.1V锂电池常用于涵道机、固定翼、直升机等航模中，具有放电稳定，工作温度宽；允许较大的充电电流、充电速度快，仅需1～2个小时就可以充满；无记忆效应；自放电率低，储存寿命长；能量高、储存能量密度大；输出电压高（单节锂电池的额定电压一般为3.6V，而单节镍氢和镍镉电池的电压只有1.2V）等优点。
但锂电池在使用过程中也存在娇气的一面。
在对锂电池进行充电时要防止过度充电，如果充电电压高于规定电压或充电电流大于规定电流，就会损坏锂电池或者使之报废。
在过充电的情况下，能量过剩锂电池温度上升，电解液将分解产生气体，使之内压上升而导致自燃或破裂的危险。
通常单节锂电池的终止充电电压为4.2V，精度控制在±1%之内，充电电流不大于1C（C代表充放电速率，1C代表电池正好在1小时内，充满电或放完电所要求的速率）。
锂电池在使用时也要防止过度放电，过度放电会导致电池特性及耐久性变差，可充电次数降低。
通常要求放电电流不大于2C，终止放电电压控制在2.4～2.7V左右。
2.锂电池的充电方法锂电池在充电过程中需要控制它的充电电压和充电电流并精确测量电池电压，根据锂电池电压将充电过程分为四个阶段。
每个阶段的需要用不同的电压和电流进行充电，下面以单节锂电池为例分别说明每个阶段的状态。
阶段一为预充电，先用0.1C的小电流对锂电池进行预充电，当电池电压≥2.5V时转到下一阶段。
阶段二为恒流充电，用1C的恒定电流对锂电池快速充电，点电池电压≥4.2V 时转到下一阶段。
阶段三为恒压充电，逐渐减小充电电流，保证电池电压恒定=4.2V，当充电电流≤0.1C时转到下一阶段。
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。
DCDC锂电池充电器的研究与设计
目录第一章绪论 (1)第二章锂电池性能及常用的充电方法 (4)2.1 锂电池的类别及其化学原理 (4)2.2 锂电池的性能及特点 (6)2.3 可充电电池的主要充电方法 (9)第三章充电器芯片的整体结构设计 (14)第四章具体电路的设计与实现 (20)4.1 基准电压源的设计与实现 (20)4.2 基准电流源的设计与实现 (23)4.2.1 具有零温度系数基准电流源的设计与实现 (24)4.2.2 可调基准电流源的设计与实现 (26)4.3 欠压保护电路的设计与实现 (29)4.4 过热保护电路的设计与实现 (32)4.4.1 芯片过热保护电路的设计与实现 (32)4.4.2 电池温度保护模块的设计与实现 (35)4.5 振荡器的设计与实现 (38)4.6 电流采样电路的设计与实现 (40)4.7 放大器与比较器的设计与实现 (42)4.8 数字电路的设计与实现 (48)4.8.1 D触发器的设计与实现 (48)4.8.2 计数器的设计与实现 (50)4.8.3 上升沿有效转换电路的设计与实现 (51)-Ⅲ-4.8.4 数字电路逻辑功能 (52)4.8.5 可控性测试电路的基本原理 (54)4.9 整体电路仿真结果 (55)第五章结论与展望 (57)致谢 (58)参考文献 (59)作者攻硕期间取得的成果 (61)第一章绪论第一章绪论众所周知移动通信、手提电脑、数码摄像机已经成为当今全球电子信息产业中发展最快的三个行业，其中尤以通信发展最为猛烈。
移动方面，2001年底中国移动通信用户为1.4亿，2002年底中国移动通信用户超过2亿，据估计到2005年底全球移动用户规模可达12～15亿；电脑方面，2002年底中国电脑用户约为1800万，其中手提电脑用户为600万，估计到2005年底中国手提电脑用户可达950～1100万；数码摄像机方面，2002年底中国数码相机用户约为250万，估计到2005年底中国数码相机用户可达450万。
一种锂电池充电器的设计说明书(DOC)
一种锂电池充电器的设计摘要：本设计以单片机为控制核心,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。
关键词：锂电池充电器；锂电池；充电1 引言随着电子技术的不断发展，便携式设备不断涌现，丰富和方便了人们的生活。
现在，移动电话、笔记本电脑、数码相机等便携式设备已经成为人们生活的一部分，而且有着更为广阔的市场前景和发展空间。
未来，肯定会有更多的便携式设备出现。
便携式设备的发展，对电池产业提出了更高的要求。
低成本、高电压、高能量密度、轻型化、长寿命、高安全性的电池，特别是可重复使用的电池备受关注。
锂离子电池锂离子电池的研究是一个涉及化学、物理、材料、能源、电子学等众多学科的交叉领域。
锂离子电池作为一种新型能源的典型代表，有十分明显的优势，同时有一些应用在国际上相当的活跃。
目前该领域的进展已经引起化学电源界和产业界的极大兴趣。
在便携式应用中，一般采用容量相对不大的锂电池，以求在设备的便携性和工作时间之间取得一定的平衡。
同样，作为设备内部锂电池管理系统，其体积和重量也应该相应缩小。
由于电池容量不大，管理系统相对简单，一般不涉及复杂的均衡等问题。
因此，基于专用芯片在一定的外围电路配合下，能够实现锂电池的充放电管理和保护功能，完全满足便携式设备的需要，同时有效的控制了设备的体积和成本，深受设备厂家的欢迎。
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和高端便捷式产品（如数字相机、摄像机等）中被广泛应用。
目前一些大的厂家生产的充电管理芯片都具有以下特点：具备限流保护，电流短路与反充保护线路设计、自动、快速充电、充满电后自动关断等等。
有的还具有LED充电状态显示、低噪声、模拟微电脑控制系统等特点。
锂离子电池在使用中为避免过充电、过放电对其早造成损坏，对保护电路要求较高。
锂电池充电器的设计
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 chargerAbstract: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 of cellphone,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。
智能锂电池充电器设计——毕业设计 精品
南阳理工学院本科生毕业设计(论文)学院：电子与电气工程学院专业：自动化学生：张玉坤指导教师：尹应鹏完成日期 2014 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）智能锂电池充电器设计Design of Smart Li-ion Battery Charger总计：30 页表格： 2 个插图：14 幅南阳理工学院本科毕业设计（论文）智能锂电池充电器设计Design of Smart li-ion Battery Charger学院：电子与电气工程学院专业：自动化学生姓名：张玉坤学号：1209624034指导教师（职称）：尹应鹏（讲师）评阅教师：完成日期：南阳理工学院Nanyang Institute of Technology智能锂电池充电器设计自动化专业张玉坤［摘要］充电器已经在我们的日常生活中普遍应用，随着移动设备的发展，可充电电池已经成为移动设备电源的必要器件，相配套的充电器和可对多种电池充电的充电器的市场需求量也逐渐上升。
本次设计采用MAX1898作为智能充电芯片，通过单片机控制可以实现预充，快速充电，恒压充电以及蜂鸣报警等智能化充电过程。
另外还可以监控充电过程中的各个状态。
实现电路电路简单，成本较低，而且充电效果很好，包括安全性高，耗时短，对电池损坏小，满足一般用户的要求。
［关键词］充电器；智能；单片机；MAX1898Design of Smart li-ion Battery ChargerAutomation Specialty ZHANG Yu-kunAbstract:Chargers have been widely applied in our daily life and with the development of mobile devices, rechargeable batteries have become mobile equipment necessary components, the market demand of the charger corresponding and charging to various battery is rising gradually.The design uses a lithium battery smart charger MAX1898 chip, chip control can be achieved by pre-charging, fast charging, constant voltage charging and buzzer alarm and other intelligent charging process.It also can monitor each state in the process of charging.Realizing circuits is simp, low cost, and charging effect is very good, including high security,little time-consuming , meet the requirements of general users.Keywords：The charger;intelligent；Single chip microcomputer；MAX1898目录1 引言 (3)2 方案设计和论证 (3)2.1 设计任务及要求 (3)2.2 方案设计与论证 (4)2.2.1 充电控制芯片的选择 (4)2.2.2 电池充电芯片的选择 (5)3 硬件电路介绍 (5)3.1主控制芯片STC89C52介绍 (5)3.1 STC89C52单片机引脚及说明 (6)3.2 MAX1898特性介绍 (8)3.2.1 MAX1898芯片引脚及说明 (8)4 系统软件设计和调试 (11)4.1 单元电路设计 (11)4.1.1 单片机模块电路 (11)4.1.2 充电器充电控制电路设计 (12)4.2 总电路设计 (12)5系统程序设计 (13)5.1 程序设计概述 (13)5.2 程序流程图 (14)6 系统硬件设计和调试 (17)6.1 电路图设计介绍 (17)6.2 硬件电路制作 (18)6.3 系统电路软、硬件连调 (20)总结 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录 (26)1 引言随着社会信息化过程的快速发展对电力、信息系统的安全稳定高效运行提出了更高的要求。
锂电池充电器设计原理
锂电池充电器设计原理
一．锂电池特性：
锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Pol)电池具有重量轻，容量大，内阻小的特点，因而广泛使用。
但是它有极容易损坏，如果不按照它的充电特性，可充电次数将大大折扣。
1.锂电池充电分为以下四个阶段：
1).PRECHARGE 当电压降低到2.3V以下
2).CONST CURRENT CHARGE 电压在2.3V到4.2V之间
3).CONST VOLTAGE CHARGE 当电压>= 4.2V
4).TRICKLE CHAGE 当充电电流小于某个值
2.四个阶段说明：
1).precharge 一般取20mA, 预充10分钟
2).const charge 一般取0.2C, 充至4.2V,其间要求监视电池温度
3).const voltage charge 充至 < 某个电流值
4).trickle charge 当3结束后，以某一个极小的电流平衡自放电
二．充电流程：
三. 充电电路:
三菱的充电专用IC M62242
如图: 首先充电电流通过P-MOSFET调整管,流到0.1R的恒流取样电阻,经过一个二极管加到电池上.
TYPE端口为电池类型识别
TH 端口接电池的NTC,作为温度保护电路。
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。
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锂电池充电器的设计摘要锂离子电池由于能量密度高和长循环寿命等优点，在便携式设备中得到了广泛的应用。
充电管理是锂电池管理的重要组成部分，安全、可靠、快速、高效的锂电池充电器对锂电池的性能及应用起着至关重要的作用。
本文从锂电池的结构原理着手，通过对锂电池性能及常用充电方法的研究，分析了充电过程及充电方法对锂电池性能的影响，并在此基础上设计了一款智能锂离子的充电器。
此充电器可对目前市场上具有的各种型号和容量的锂电池进行快速安全的充电。
采用这种方案进行锂电池充电器的开发具有成本廉价和易于编程升级的优点，有着广阔的市场前景。
在硬件方面，完成了单片机系统的设计，包括系统电压、电流、温度的采样及功能按键等。
软件方面，采用模块化的程序设计，介绍了模块划分和各模块的功能，实现的具体算法，给出了流程图，并根据系统工作需求进行了低功耗和软件抗干扰设计，确保了系统运行的可靠稳定性。
本设计提高了充电器智能化水平，更精确的实现充电过程控制，保护电池，延长电池寿命。
关键词：ADC（模数转换）；PWM（脉宽调制）；C8051F300 单片机The design of lithium battery chargerAbstractLithium battery is being widely used in the suitable selection for portable application for their high energy density and long life. Charging management is the essential part in battery management. Safe, reliable, fast and high efficient charger guarantees good performance and application of the battery.The structure, performance and charging method of Lithium battery is studied in this thesis. And different impacts on the performance of battery via different charging ways and process are analyzed in detail, based on which, an intelligent charger for Lithium battery is designed.The charger can charge all kinds of lithium batteries quickly and safely. Exploiting the charger of lithium batteries this way has the advantage of low cost and easy to upgrade in programming, which has a vast market prospect.In hardware，the thesis achieves the hardware detail circuit including the MCU system，voltage，current，temperature sampling circuit and key-press. In software, the design adopts modular procedures，which analysis the plotting and function of each module，and the specific way of realization，are introduced. According to the work demands of the system，low power consumption and software anti-interference are designed，which in sure the safety and reliability of the system. The design can improves the intellectualization level of the battery charger, realize the control to the charge process more precisely, and lengthens the battery life.Key Words:ADC; PWM; C8051F300目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2锂离子电池的工作原理 (2)1.3锂离子电池的电特性及充电方式 (3)1.3.1 锂离子电池的充放电特性 (3)1.3.2 锂电池的充电方法 (4)1.4课题意义 (7)第二章系统的硬件设计 (8)2.1系统的整体设计方案 (8)2.2充电电路的设计与实现 (10)2.2.1 单片机选型 (10)2.2.2 电源模块的设计 (11)2.2.3 单片机外围电路的设计 (12)2.2.4 快速转换器的设计 (13)2.2.5 快速调节器操作 (14)2.2.6 选择快速转换器的电感 (15)2.2.7 JTAG口设计 (15)2.3锂离子电池的充电过程 (17)2.4充电过程参数控制 (18)第三章PCB板布线 (20)第四章系统的软件设计 (22)4.1系统软件设计的组成部分 (22)4.1.1 主程序 (22)4.1.2 校准ADC子程序 (24)4.1.3 监测电池子程序 (25)4.1.4 快速充电子程序 (26)4.1.5 低电流充电子程序 (27)4.1.6 关闭PWM子程序 (28)4.1.7 测量子程序 (28)4.1.8 调节电压子程序 (29)4.1.9 调节电流子程序 (30)4.1.10 中断服务程序 (31)4.2系统软件调试 (32)第五章结论 (34)参考文献 (35)附录A 锂电池充电器原理图 (36)附录B 锂电池充电器的PCB板 (37)附录C 锂电池充电器程序设计 (38)致谢 (58)第一章绪论1.1 课题背景随着信息技术的迅猛发展，信息化正以不可思议的速度渗透到各个领域，电池作为一项传统产业，正经历着前所未有的变革，特别是在通信、动力及军用领域，对电池均有新的要求，为了满足市场的需求，智能电池应运而生。
多年来，小型电子系统和设备一直以镍镉电池作为其标准电源配置。
少数较大的设备如便携式计算机、高功率无线电设备等则靠密封型免维护铅酸蓄电池供电。
其后由于环境问题及对电池要求的提高，新的电池技术得到发展产生了镍氢（NiMH）电池、可充电碱性电池和锂电池。
与之相适应的更复杂的电池充电和保护电路应运而生。
最近几年电池技术的革新主要体现在锂电池技术上。
锂电池的容量比目前大批量生产的任何可充电电池（如NiCd、NiMH）电池的容量都大。
虽然以体积作为度量尺度时锂电池的容量仅比同样体积大小的NiMH电池容量仅大10%-30%，但是对于便携式设备体积大小并非其唯一重要指标，设备的轻重度同样很重要。
当以单位重量计算储能多少时，锂电池的优势一下体现出来了。
NiMH电池相对锂电池而言要重些，同等质量的容量相比，锂电池将近是NiMH电池的两倍。
目前流行的铅酸密封蓄电池充电器大多采用三段式（恒流、恒压、浮充）充电方法，充电时间长，效率低，对电池的保护差，容易发生过充电或者充电不足的现象。
过充电，可使蓄电池发热，电解液失水；充电不足，可使蓄电池内化学反应不充分，并且长期充电不足会导致电池容量下降。
以上两种情况都会降低蓄电池的使用寿命。
由此可见，充电器性能的好坏直接影响到蓄电池的使用效果和使用寿命。
通常来说，简易充电器是不能够为不同工艺所制造的电池或者是相同工艺但是容量、电压不同的电池充电的。
用简易的充电器为上述不同的电池充电，轻则造成电池充电不当，重则会酿成一系列的安全事故。
用微控制器则可以解决上述问题。
将微控制器用于电池充电的场合，除了智能控制的优势之外，还有降低成本、结构简单的特点。
使用微控制器能够在很短的周期内开发出可应用于各种场合，功能完善的智能充电器，另外微控制器也能狗轻松实现串行通信、实时数据记录和监测。
1.2 锂离子电池的工作原理锂离子电池目前有液态锂离子电池（LIB）和聚合物锂离子电池（PLIB）两类。
其中，液态锂离子电池是指以Li＋嵌入化合物为正负极的二次电池。
正极采用锂离子化合物锂钴氧化物（LiCoO2），锂镍氧化物（LiNiO2）或锂锰氧化物（LiMn2O4），负极采用锂－碳层间化合物LixC6电解质为溶解有锂LiPF6,LiAsF6等有机溶剂。
聚合物锂电池的正极和负极与液态锂离子电池相同。
只是原来的液态电解质改为含有锂盐的凝胶聚合物电解质,而目前主要开发的就是这种。
对于锂离子电池，使用不同的活性材料，包括电池的正极材料，负极材料和电解质，电池的性能特性也会有所区别。
负极材料中，目前常用的有焦碳和石墨。
其中，石墨由于低成本、低电压（可以得到高的电池电压）、高容量和高可恢复的优点，被广泛采用。
正极材料中，主要以锂金属氧化物为主。
目前常用的有锂钴氧化物（LiCoO2）、锂镍氧化物（LiNiO2）、锂锰氧化物（LiMn2O4）以及纳米锰氧化物。
其中，锂钴氧化物具有电压高、放电平稳、适合大电流放电、比能量高、循环性好的优点，并且生产工艺简单、电化学性质稳定，其作为锂离子电池的正极材料，适合锂离子的嵌入和脱出。
锂镍氧化物自放电率低，没有环境污染，对电解液的要求较低,与锂钴氧化物相比，具有一定的优势。
锂锰氧化物优点是稳定性好，无污染，工作电压高、成本低廉。
锂离子电池中的电解质使用有机溶剂作为锂离子的传输介质。
锂离子电池对电解质溶剂的要求是：高导电性、高分解电压、无污染、安全。
锂离子电池实际上是一种锂离子浓差电池，正负两极由两种锂离子嵌入化合物组成。
充电时，Li＋从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷从外电路供给到碳负极，保证负极的电荷平衡，放电时则相反，Li 从负极脱嵌，经电解质嵌入正极（这种循环被形象的称为摇椅式机制）。
在正常的充放电情况下，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构氧化物层间嵌入嵌出，因为过渡金属氧化物LiCoO2，LiNiO2中低自旋配合物多，晶格体积小，在锂离子嵌入脱嵌时，晶格膨胀收缩性小，结晶结构稳定，因此循环性能好，而且充放电过程中，负极材料化学结构基本不变，因此从充放电反应的可逆性看锂离子电池反应是一种理想的可逆过程。