锂离子电池及其电池充电器之设计参考
锂离子电池的充电器设计
下载之后可以联系QQ1074765680索取图纸，PPT，翻译=文档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 charger about lithium-batteryAbstractThis 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 design1目录1 引言 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2充电器功能描述 (2)2 系统设计框架与技术参数 (3)2.1 系统设计框架 (3)2.2 锂离子电池特性 (4)2.2.1 锂离子电池参数特性 (4)2.2.2 锂离子电池的放电特性 (4)2.2.3 锂离子电池的充电特性 (5)2.3 锂电池充电方法 (6)2.3.1 恒流充电（CC） (6)2.3.2恒压充电（CV） (6)2.3.3 恒流恒压充电（CC/CV） (7)2.3.4 脉冲充电 (7)2.4 系统技术参数 (8)3 充电器硬件设计 (9)3.1 系统指示灯电路 (9)3.2 电源电压与环境温度采样电路 (10)3.3 精确基准电源产生电路 (11)3.4 开关控制电路 (11)4 充电器软件设计 (12)4.1 系统软件总体设计思路 (12)4.2 系统主流程 (12)4.3 充电流程设计 (14)4.4 程序设计 (15)5 总结 (16)致谢 (16)参考文献 (16)附录一系统整体电路图 (18)附录二程序清单 (19)1 引言1.1 课题研究背景近年来，各种携带式的电子产品成为市场上的热门，如手机、数位相机、个人数字助理（PDA）、笔记型电脑等3C (Computer, Communication,Consumer Electronics)等等产品均朝向无线化、可携带化方向发展，对于产品的各项高性能元件也往「轻、薄、短、小」的目标迈进，因此对于体积小、重量轻、能量密度高的二次电池需求相当迫切。
锂离子电池及其电池充电器之设计参考
锂离子电池及其电池充电器之设计参考前言便携式电子产品皆以电池作为电源。
随着便携式产品的迅速发展，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子电池的相关知识，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之设计参考。
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计算机。
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，锂离子处于从正极到负极到正极的循环运动状态。
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。
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。
基于单片机的锂离子电池充电器设计
基于单片机的锂离子电池充电器设计摘要:锂离子电池充电器应用非常广泛,它用到了单片机模数转换采样技术。
除此之外,锂离子电池充电器在电路设计上用到了保护机制与应急处理机制,基准电压发生器和多充电模式设计方法。
关键词:充电充电器单片机随着笔记本电脑、移动电话机以及小体积高功率电器的广泛应用,锂离子电池也被广泛地用作供电电源。
本人利用单片机设计锂离子电子电池充电器,由于充电器的规格和功能不同,其结构和电路布线也会软件设计存在很大的不同。
锂离子电池充电器的设计分为硬件设计、锂离子电池充电器的设计分为硬件设计、软件设计两个部分。
本文重点介绍充电器的硬件设计。
1 充电器功能的描述按照目前市面上常用的手机电池,设计了一款通用的锂离子充电放电曲线与充电器的设计参器。
只要用户手机电池的特性参数和充、只要用户手机电池的特性参数和充、放电曲线与充电器的设计参数相同,就可以利用它来进行充电。
按照锂子电池的特性参数和充放电曲线完成充电器设计,经产品测试后,可以完成的功能如下:(1)电池充电功能。
完成基本的功能,能按电池的充电曲线,完成恒流/恒压充电。
(2)LED指示。
电池正在充电,充电器的LED指示灯显示为红色;充电后,LED指示灯为绿色。
(3)保护机制。
当电池和充电器的工作温度超出设定的范围,或者充电电压出现异常时,系统的红色LED 指示灯间隔0.5s 闪烁一次。
此外,对于过压和过流状况采取相应的保护措施,保证充电的正常进行。
(4)异常处理。
系统能在排除异常后,重新恢复充电。
重新恢复充电。
2 充电器硬件设计充电器硬件设计2.1 系统设计框架及技术参数系统设计框架及技术参数设计系统框架时,应考虑系统的可靠性和安全性。
为了保证充电不对电池造成永久性的损坏,在设计中必须考虑保护措施(包括过流保护,过压保护和温度保护)。
另外,充电器充电过程包括了恒流工作阶段和恒压工作阶段,且系统必须保证恒流、恒压的稳定性。
系统的设计框架,包括电压/温度采样模块、开关控制模块、保护机制模块和充电模块(实际设计中并没有严格按照这种顶层的模块划分)。
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。
智能锂离子电池充电器的设计与实现
智能锂离子电池充电器的设计与实现目前，我国的经济发展迅速，智能化建设的发展也有了很大的改善。
锂离子充电器是给锂离子电池充电的设备，对n*3.6V（n=1，2，3，4）多规格的锂离子电池，不同手机等电子产品一般匹配多套充电设备，而且充电器不具兼容性、充电速度慢，缺乏充电监测功能，不能筛选已经失效的或者故障的电池，电池充电的各种状态以人的监控为主。
此类普通锂离子充电器兼容性差、稳定性低、极易对锂离子电池过充引起电池内部损耗、对损耗大的电池充电甚至有爆炸的潜在危险。
标签：智能锂离子;电池充电器;设计与实现引言锂电池可以分为一次性电池和可充电电池，其中可充电电池又分为锂离子电池和聚合物电池。
锂离子电池具有放电电压平稳、使用寿命长、适用范围大的特点，因而在便携式电子产品中得到广泛使用。
目前，市场上低成本的锂离子电池充电器良莠不齐，一些产品在额定电，放电性能，安全性保护性能方面存在质量问题，这些质量问题会影响到电子产品的正常使用，严重时还可能给消费者带来人身伤害。
为此，有必要设计安全性能高，使用方便的智能锂离子电池充电器。
1锂电池理论知识锂电池充电最经典的理论是马斯三定律，目前，针对各种类型的锂电池充电器的设计都以此为基础进行研究。
其中，1）对于任何给定的放电电流，蓄电池充电时的电流接受比a与电池放出的容量的平方根成反比;2）对于任何给定的放电量，蓄电池充电电流接受比a与放电电流Id的对数成正比;3）蓄电池在以不同的放电率放电后，其最终的允许充电电流It（接受能力）是各个放电率下的允许充电电流的总和。
2优化措施分析2.1充电曲线设计锂电池充电器的充电流程主要包含恒流充电、恒压充电及脉冲充电3部分，并在充电初始阶段进行电池评估，充电结束后进行电池性能判断及维护。
在充电过程中，充电电压及电流根据电池实时状态进行动态调整，以期维持电池性能动态平衡过程。
充电器的电压与电流输出是由硬件控制，但动态平衡调整则由软件来完成。
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分量和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，用法寿命长，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，可很好的控制充电的大小，适时的调节，并可按照充电的状态推断充电的时光，准时终止充电，以避开电池的过充。
本文研究用法C8051F310器件设计锂离子电池充电器的。
利用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。
温度对电池温度举行监测，并通过AD转换和相关计算检测电池充电和电流，以推断电池到达哪个阶段。
使电池具有更长的用法寿命，更有效的充电办法。
设计过程1 充电原理电池的特性唯一地打算其平安性能和充电的效率。
电池的最佳充电办法是由电池的化学成分打算的（锂离子、镍氢、镍镉还是SLA电池等）。
尽管如此，大多数充电计划都包含下面的三个阶段：●低电流调整阶段●恒流阶段●恒压阶段/充电终止全部电池都是通过向自身传输电能的办法举行充电的，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，这只是一个一般的低电流充电方式，不适用于要求短充电时光的迅速充电计划。
现在用法的大多数充电器在给电池充电时都是既用法低电流充电方式又用法额定充电电流的办法，即容积充电，低充电电流通常用法在充电的初始阶段。
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，电第1页共5页。
锂电池充电器的设计-精品剖析
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。
适用于全球交流电源的单节锂离子电池充电器设计
适用于全球交流电源的单节锂离子电池充电器设计图1：通用输入沟通电压的离线式Li+电池充电器。
图1所示充电器无需微处理器干预，输入电源可以采纳全球范围的任何沟通电源，省去了大体积60Hz，而且可提供单节Li+电池所要求的精确的充电电压和电流。
充电器IC(U4)集成了全面的庇护功能(电压、电流和自庇护)，确保Li+电池的平安充电。
假设Li+电池带有过流、过压和过热庇护，这些庇护特性在电池包里是必须的，由于充电期间一旦电路浮现故障，Li+电池将存在很大的危急性，过流、过压或温度过高都有可能造成Li+电池爆炸。
电路描述图1包括两颗主器件(U1和U4)、精密基准(U3)和光耦(U2)。
U1是离线式开关控制器，协作隔离变压器、光耦和基准产生隔离的稳压直流输出。
直流电压供应电池充电器(U4)，U4提供电流限制、电压调整、电池充电和充电指示等功能。
本计划中，U4是一款容易的线性充电器，内置调节管，结合其热控制环路提供迅速充电。
MAX5022的特性U1(MAX5022)在宽输入范围的应用中很简单设计，本文所提供的计划要求能够满足全球各地的沟通电源规格，这里假设通用的输入电源电压范围为85V AC至265V AC。
MAX5022的输入范围指标以及评估板电路的输入范围恰好满足这一需求。
对于图1所示充电器的电源端MAX5022评估板不需要作任何修改，隔离端只需对评估板的值稍作修改。
对于更大功率的应用，只需选取功率较大的开关管和能够处理更大功率的变压器即可。
图1所示电路要求充电电流为780mA，最大电池电压为4.2V。
对充电电源的要求与MAX5022评估板所提供的输出相吻合：[email=5V@1A]5V@1A[/email]，因此，不需要更换评估板的晶体管和变压器。
U4采纳SOT23封装，所以，充电器的尺寸在很大程度上取决于应用对充电电源的需求。
变压器是电路中尺寸最大的元件，因为开关控制器的工作频率大于250kHz，允许系统选用小尺寸的变压器。
锂离子电池充电器的设计【开题报告】
锂离子电池充电器的设计【开题报告】毕业设计开题报告电气工程及其自动化锂离子电池充电器的设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义随着笔记本电脑、移动电话机及其小体积高高功率电器的广泛使用，锂离子电池也被广泛地用作供电电源。
现在介绍锂电池充电器的系统设计、电路布线、软件编程及其硬件调试。
充电器的规格和功能不同，及结构和电路布线也会存在很大的不同。
虽然锂离子充电器市场被看好,但锂离子电池对充电器的要求非常苛刻,要设计生产锂离子充电器,需要满足几大要求。
其中,基本要求是充电时要保持特定的充电电流和充电电压,即恒流恒压方式,这才能保证电池的安全充电。
而且,为有效利用电池容量,需将锂离子电池充电至最大电压,但是过压充电会造成电池损坏,这就要求过压保护。
锂离子电池充电器目前具有广泛的应用，也会具有广泛的市场。
针对锂离子电池不同的型号、生产厂商、应用范围及其极性要求，设计者必须设计出与之使用的专用充电器；也根据锂离子电池的特性及其充、放电曲线确定充电器的技术参数，按照这些技术设计出通用的充电器。
目前广泛使用的便携性二次电池主要有镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和锂聚合物等几种，但是由以锂离子电池在实际生活中使用的最频繁。
在一些对电池的体积、能量密度、稳定性和使用寿命等要求较高的场合，锂电池越来越多的被人们所采用。
锂离子电池是在锂电池的基础上发展起来的一种新型电池。
作为一种小型轻量、容量高、对环境安全的新型电池，锂离子电池主要用于便携式一些现代设备中，如移动电话机、家用小型电器设备，随着这些电器的迅速发展，锂离子电池的生产及需求量也会与日俱增。
自1990年日加公司首次提出开发出里锂离子电池以来，各国的大公司先后推出了自己的锂离子电子产品，这些公司主要有日本的东芝、松下、三洋、汤浅，美国的杜拉塞尔和中国的几家公司等。
目前，全世界的锂离子电池市场规模主要由日本来体现。
1995年，日本的锂离子电池的市场规模占全世界锂离子电池市场规模的88.6%。
最新毕业设计：锂离子电池的充电器设计
河南科技学院2009届本科毕业论文（设计）论文题目：锂离子电池的充电器设计学生姓名：毕明迪所在院系：机电学院所学专业：应用电子技术教育导师姓名：张伟完成时间：2009年5月20日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 charger about lithium-batteryAbstractThis 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1 引言 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2充电器功能描述 (2)2 系统设计框架与技术参数 (3)2.1 系统设计框架 (3)2.2 锂离子电池特性 (4)2.2.1 锂离子电池参数特性 (4)2.2.2 锂离子电池的放电特性 (4)2.2.3 锂离子电池的充电特性 (5)2.3 锂电池充电方法 (6)2.3.1 恒流充电（CC） (6)2.3.2恒压充电（CV） (6)2.3.3 恒流恒压充电（CC/CV） (7)2.3.4 脉冲充电 (7)2.4 系统技术参数 (8)3 充电器硬件设计 (9)3.1 系统指示灯电路 (9)3.2 电源电压与环境温度采样电路 (10)3.3 精确基准电源产生电路 (11)3.4 开关控制电路 (11)4 充电器软件设计 (12)4.1 系统软件总体设计思路 (12)4.2 系统主流程 (12)4.3 充电流程设计 (14)4.4 程序设计 (15)5 总结 (16)致谢 (16)参考文献 (16)附录一系统整体电路图 (18)附录二程序清单 (19)1 引言1.1 课题研究背景近年来，各种携带式的电子产品成为市场上的热门，如手机、数位相机、个人数字助理（PDA）、笔记型电脑等3C (Computer, Communication,Consumer Electronics)等等产品均朝向无线化、可携带化方向发展，对于产品的各项高性能元件也往「轻、薄、短、小」的目标迈进，因此对于体积小、重量轻、能量密度高的二次电池需求相当迫切。
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。
锂离子电池通用充电器的设计
锂离子电池通用充电器的设计朱旋,欧阳名三(安徽理工大学,安徽淮南232001)摘 要: 本文设计一种通用锂离子充电器,只要用户手册上电池的特性参数和充、放电曲线与设计的充电器相同,就可以利用它进行充电,以克服专用充电器的不足。
关键词: 锂离子电池;单片机;充电器中图分类号:TH832;T M911.41 文献标识码:A 文章编号:1001-0874(2006)03-0010-03De si gn of Lithi um Hydr oni um Ba tte ry Cha rge i n Common U seZHU X uan,OU YAN G M ing 2san(Anhui University of Science and Technol ogy,Huainan 232001,China )Ab s trac t: The paper designs a s ort of lithiu m hydr onium battery charger in common use .A s l ong as the battery’s characteristic para meters and charge,discharge curves in user’s manual are identical with the designed charger,it then can be used f or charge,thereby overcom ing the deficiency of the s pecial charger .Keywo rd s: lithiu m hydr onium battery;SC M;charger 针对锂离子电池不同的型号、生产厂家、应用范围及极性,根据锂离子电池的特性及充放电曲线确定充电器的技术参数,设计一种通用的锂离子充电器。
1 系统技术参数 (1)设计框架为保证充电不对电池造成永久性的损坏,设计中考虑过流、过压和温度保护措施。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图3. APPM
图4. APPM
LD6275开放两段的电池设定电压与充电电流的调整，可根据其需求动态调整，如为符合日本JEITA的规范要求根据电池之温度而调整充电器之设定，如下图5表示。
图5：TVSET, TISET调整
由于LD6275本身耗电极小，仅1~2mA,几乎可以忽略，因此IC本身发热功率Pd可以由下列公式计算：
当电池电压大于3V，则按正常方式充电的充电特性(以4.2V锂离子电池为例)。开始以设定的定电流模式充电，此时电池电压以较快的斜率上升，随着电池电力储存的增加，电池电压上升斜率会逐步降低，上升到接近 4.2V 时，定电流充电阶段结束。充电器改以 4.2V定电压充电，在定电压阶段充电时，电压几乎不变，但充电电流持续下降。当充电电流降到某一值时，激活定时器，经一段计数定时截止后，结束充电，完成充电程序。
电池充电方式
由以上可以知道，锂离子电池虽然具有高容量与长寿命的优势，但是在充放电方面则需特别注意，因此所有可充电锂离子电池都需要配置其“充放电管理 IC”，用以限制充电及放电电压，以确保不超过安全电压致电池爆炸，当电池电压低于2.5V切断输出，避免电池寿命缩短。除少数标准品之外，多数锂离子电池体积外型各异，以实际应用为主，容量规格也不尽相同，因此充电电流由各制造厂商自行设计规范。依据电流大小而有所谓快充或慢充模式；然大电流的充电模式通常有损使用寿命。虽然电池组中已包含有充电管理IC，但此仅作为电池爆炸或防止燃烧的最低保护措施，而非正常的使用方式，为充分达到电池的寿命与效率，充电器的设计仍需离此一上下限甚远。
LD6275是一个高整合度的锂离子电池线性充电器IC，具备主动电源路径管理，在负载端电流进行加载/卸载的情况下，实时调整电池充电电流，有效监控管理输入电流(即USB埠的输出电流)，符合USB – IF所规范的浪涌电流限制和软激活功能的要求。此外，IC内整合有温度检测功能，如果IC温度超过设定值。会自动降低充电电流以保护芯片避免损坏。
Vin为输入电源电压，工作范围4.1V~6V.VBAT是电池电压，可以由0~4.2V,ICHG为设定充电电流，由外部电阻RCISET设定之。当电池电压低于3V时，会进入预充电模式，IC内部预设以ICHG的10%电流进行充电。
假设使用5.5V电源供应器对单颗1200mAh锂离子电池进行充电，在0.7℃快速充电电流时，且电池电压为3V的条件下，可以预估IC运作的最大耗电量为，1.762W的耗电最大值，此一功耗会使得热阻抗60℃/W的3×3毫米QFN封装温度温升127℃，即便环境温度0℃时，也已经超过所允许的125℃硅芯片操作温度最大值。若设定充电电流为0.6A(0.5C)，则可降低IC温升为90度，可以操作于35度的环境温度中，因此是较佳的设定电流。
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，锂离子处于从正极到负极到正极的循环运动状态。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。
以下亦列出锂离子电池的几项特点：高容量：锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的20-30%，镍氢的35-50%。
●高电压 ：一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V(标称值)，相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。
●高稳定：由于不含金属锂，危险性低，因而不受飞机运输关于禁止在客机携带规定的限制。
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计算机。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。
在快充模式下，电池的电压以较高速度上升，升高至4.2V时，切换至4.2V的定电压充电，由电池本生的内阻进行限流，此时充电电流就如同图1的CV阶段。随着时间过去，充电电流呈现指数曲线递减，当到达设定电流ICHG的10%，即关闭充电器，同时指示充电完成。
LD6275将电源适配器/USB埠的5V直流电源进行降压稳流，对锂离子电池进行充电，为防止电源适配器的过电流超载，可以外部电阻 RCISET设定最大充电电流限制。同时支持计算机USB端口充电模式，并依据外部脚位EN1与EN2进行设定，各模式请见表1。透过为USB 500mA与USB 100mA操作模式设定，可以保护PC端USB埠避免过载。
目前锂离子电池的充电器常采用三段充电法，即预充电模式(Pre-Charging Mode)、定电流充电(Fast Charging Mode)、定电压充电模式(Constant Voltage Mode)。锂离子电池终止放电电压为2.5V。设计完善的充电器可对过放的电池进行挽救修复，即在正式充电前进行预处理。于充电前先检测电池的电压：若电池电压大于 3V，则按正常方式充电；若电池电压低于3V，则以小电流(约为10%的定电流模式充电电流)充电称之为预充电模式，让处于深度放电状态下而溶解的钝化膜进行还原。此外，当电池过度放电时，还可能释出部分铜金属在阳极造成短路，此时若以高电流进行强迫充电就会导致电池过热，而预充电阶段则能避免这种现象发生。等充到3V后再按正常定电流方式充电。
图2：LD6275应用电路图
表1：充电模式设定
LD6275 具有适应性电源路径管理(Adaptable Power Path Management, APPM)功能，其为以供给系统端用电为主，对电池充电为辅，；当系统用电超过输ห้องสมุดไป่ตู้电源的供给限制时，其电池亦能主动开启放电功能同时对系统端供给其所需之电能需求，。
图1：典型的锂离子电池充电曲线
定电压充电的输出稳压精确度对于电池容量最大化和延长电池使用寿命都很重要。当电池稳压低于4.2V，可能导致电池充电不足，虽不至于影响寿命，却使得电池蓄电量减少。例如充电不足程度只要达到总电压的 1%，就会让电池蓄电量减少8%。另一方面，电池稳压太高，则导致电池过度充电而缩短使用寿命，甚至造成使用者危险。为了确保锂离子电池的充电安全，开始充电时的环境温度，必须在0℃～45℃之间。在更低温度下进行充电会形成更多金属锂，会导致电池阻抗增加与电池劣化。在高温环境下进行充电，则会增加锂离子与电解液的反应而加速电池劣化。
锂离子电池及其电池充电器之设计参考
中心议题：锂离子电池锂离子电池发展与应用 电池特性电池充电方式 锂离子充电器设计范例
前言
便携式电子产品皆以电池作为电源。随着便携式产品的迅速发展，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子电池的相关知识，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之设计参考。
●长寿命：可充电锂离子电池充电全满时、电压约为4.2伏特，放电时电压会下降、但不宜低于约2.5伏特，保存电压或出厂电压约为3.6至3.7 伏特。使用寿命主要关键为充电次数，优良的可充电锂离子电池约有500次以上的寿命(由2.5伏特充电至4.2伏特算一次)，且锂离子电池不存在记忆效应。
●快速充电：使用额定电压为4.2V的定电压/定电流充电器，可以使锂离子电池在1~2.5个小时内就充满电。但须注意如果充电电压超过4.3伏特以上，有爆炸的危险。电池电压低于2.0伏特，则锂离子电池损毁，无法再使用或充电。
一般而言，建议长时间不使用时，应将电池充至70 - 80%进行存放。这也是为防止长时间的自然放电后，锂离子电池电压低于2.0伏特，导致锂离子电池失效而不能使用。经常把锂离子电池电量耗尽的使用方式，比经常充放电的使用方式，其寿命至少缩短一半以上。锂离子充电器设计范例
为满足低耗电可携式产品对于更精确、更安全的充电器应用需求，许多IC制造商发展出低成本线性充电器线性充电器。图2是以通嘉科技的LD6275充电IC为设计范例，构成仅需少数外部零件的独立式线性充电器电路，其具备1.5A的最大充电电流。
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。