基于单片机的智能充电控制器的设计与应用
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８９Ｃ２０５１ 单片机是最经济的单片机， 资料较全， 文中给 出 ８９Ｃ２０５１ 最小的一个应用系统。
ＭＡＸ１８９８ 是性价比较高的线性充电芯片， 其输入电压 范围为 ４．５Ｖ—１２Ｖ； 具有内置检流电阻； ０．７５％电压精度； 可 编程充电电流； 输入电源自动检 测 ； ＬＥＤ 充 电 状 态 指 示 ； 检 流监视输出等基本特点。
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图 １ 充电控制器原理图（ 只给出主要部分）
电源 显示及报警电路
控制电路
充电电路 各类传感器
图２ 预充 在安装好电池后， 接通输入直流电源， 当充电控制器 检测到电池时则将定时器复位， 单片机输入高电平， 充电 芯片启动， 从而进入预充过程， 在此期间充电控制器以快 充 电 流 的 １／１０ 给 电 池 充 电 ， 使 电 池 电 压 、温 度 恢 复 到 正 常 状态。预充时间由充电控制器确定， 如果在规定的充电时 间内电池电压达到标准以上， 电池温度正常， 充电进入快 充过程； 如果电池电压低于标准， 则认为电池不可充电， 充 电控制器显示电池故障。 快充 快充过程也称恒流充电， 此时充电控制器以恒定电流 对电池充电。根据电池厂商推荐的充电速率， 一般锂离子 电池大多选用标准充电速率， 充满电池需要 １ 个小时左右 的时间。恒流充电时， 电池电压将缓慢上升， 一旦电池电压 达到所设定的终止电压， 恒流充电终止， 充电电流快速递 减， 充电进入满充过程。 满充 在满充过程中， 充电电流逐渐衰减， 直到充电速率降 到设置值以下或满充时间超时， 转入顶端截止充电； 顶端 截止充电时， 充电控制器以极小的充电电流为电池补充能 量 。由 于 充 电 控 制 器 在 检 测 电 池 电 压 是 否 达 到 终 止 电 压 时 有充电电流通过电池内阻， 尽管在满充和顶端截止充电过 程中充电电流逐渐下降， 减小了电池内阻和其他串联电阻 对电池端电压的影响， 但串联在充电回路中的电阻形成的 压降仍然对电池终止电压的检测有影响， 一般情况下， 满
ＤＳ１８２０ 为 数 字 温 度 传 感 器 ， 可 与 单 片 机 直 接 连 接 使 用， 具有价格低、精度高、使 用 方 便 等 优 点 。 其 主 要 功 能 是 采集充电电池的充电温度， 在充电过程中电池温度是一项 最为重要的物理量之一， 尽 管 ＭＡＸ１８９８ 具 有 温 度 保 护 功 能， 但为了确保在充电过程中充电安全， 在实际应用中应 比较精确地控制充电电池的温度， 所以在本例设计中采用 单片机处理温度这个物理量， 当温度超过单片机设定的温 度值时， 由单片机控制充电芯片， 停止充电， 为锂电池提供 二次保护。 ３ 智能充电控制器硬件设计［３－ ５］ ３．１ 智能充电控制器的硬件框图 ３．１．１ 智能充电控制器一般包括三部分：
单片机控制的智能充电器， 具备业界公认较好的－ !Ｖ 检测， 可以检测出电池充电饱和时的电压变化信号， 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 、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 实用的充电控制器。随着电子技术的发展， 芯片体积小型 化及其价格的降低， 智能充电控制器大规模的批量生产已 经成为可能。而智能充 电 控 制 器 具 有 操 作 简 单 、可 靠 性 高 和通用性强等优点， 是充电控制器家族中一个重要的组成 部分， 也是未来充电控制器发展的主要方向。因此， 对充电 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 ２．１ 锂电池的三种充电方式［１］
（１）电源输入： 锂 离 子 电 池 要 求 的 充 电 方 式 是 恒 流 恒 压 方式， 电源的输入需要采用恒流恒压源， 一般地， 可以采用 直流电源加上变压器提供。
（２）输出： ＭＡＸ１８９８ 通过外接的场效应管提供锂电池的 充电接口。
（３）充电时间的选择： ＭＡＸ１８９８ 充电时间可选择通过外 接的电容大小决定的。标准的充电时间为 １ 小时， 最大不
２００７年 ６ 月 第 ２５ 卷 第 ３ 期
龙岩学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＯＮＧＹＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
Ｊｕｎｅ ２００７ Ｖｏｌ．２５ Ｎｏ．３
基于单片机的智能充电控制器的设计与应用
黄春耀
（ 厦门大学信息科学与技术学院 福建厦门 ３６１００５； 龙岩学院 福建龙岩 ３６４０００）
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
１ 锂电池的充电特性及传统锂电池充电器的不足 １．１ 锂电池的特点和对其充电器的要求
锂电池具有能量密度高， 可循环充电次数多， 使用寿 命长， 价格也越来越低等诸多优点， 使得选用锂电池供电 的产品越来越多， 然而锂离子电池也存在一些不足， 主要 在于对充电控制器要求比较苛刻， 需要保护电路。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， 这就要求较高的控制精度。另外， 对于电压过低的电池需要进行预充， 充电控制器最好带有 热保护和时间保护， 为电池提供附加保护。根据锂电池的 特点， 这就要求其充电器的最基本需求有二： 一是要求其 能提供较高的充电电流以缩短充电时间， 同时要具备最大 充电电流和最大充电电压的限制以保证充电系统的安全； 二是要求为增加电池或充电器的充放次数及使用寿命， 当 中 包 括 对 过 放 （ ｏｖｅｒ－ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ） 的 电 池 减 少 充 电 电 流 ， 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 自动再充电功能， 充电状态的指示， 外部充电器的开关控 制 等 。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。 １．２ 传统的锂电池充电器的不足
所谓智能充电控制器是指能根据用户的需要智能控 制充电进程， 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 控 制 器 。目 前， 市场上卖得最多的是旅行充电控制器。但是严格从充 电电路上分析， 只有很小部分充电控制器才能真正意义上 被称为智能控制。
充电控制器实现的方式不同导致其充电效果不同。目 前市场上很多采用大电流的快速充电法， 所以在电池充满 后如不及时停止会使电池发烫， 过度的过充会严重损害电 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 ９０％就 停 止 大 电 流 快 充 ， 采 用小电流涓流补充充电。一般地， 为了使得电池充电充分， 容易造成过充， 表现为有些充电控制器在充终了时电池经 常发烫（ 电池在充电后期明显发烫一般说明电池已过充） 。 对电池经常出现过充和欠充的缺点已越来越不能满足人
收稿日期： ２００６—１２—２５ 作者简介： 黄春耀（ １９７４— ） ， 男， 福建武平人， 龙岩学院实验师， 厦门大学在读硕士研究生， 主要研究方向： 控制工程和
实验教学与研究。
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电感电容等被动组件， 其电路复杂且成本较高； 脉冲式及 线性式充电器其电路板面积较小及只需较少的外部组件， 但脉冲 式 需 要 有 限 电 流 功 能 的 交 流 适 配 器 （ ＡＣ ａｄａｐｔｅｒ） ， 价格较昂贵且大部分的 ＡＣ Ａｄａｐｔｅｒ 不具此功能； 线性式的 充电器其周边组件不会占过多的电路板面积， 只需小部分 额外的面积以利晶体管的散热即可， 成本较小， 尽管与前 二种相比其效率略差， 但性价比较高。综合三种充电方式 的优缺点， 本例采用线性式充电方式来探讨锂电池的智能 充电控制器设计与应用。 ２．２ 单片机及充电管理芯片选用 ２．２．１ 笔者分 别 对 锂 电 池 三 种 充 电 方 式 进 行 实 验 ， 最 后 得 出采用线性充电方式设计的充电器性价比最高， 所以在本 例中选用功能最齐、性价 比 最 高 的 ＭＡＸ１８９８ 作 为 充 电 管 理芯片， ＭＡＸ１８９８ 为线性式充电芯片， 内部电路包括： 输入 调 节 器 、电 压 检 测 器 、充 电 电 流 检 测 器 、定 时 器 、温 度 检 测 器和主控制器 。 选 用 ２０５１ 单 片 机 作 为 充 电 控 制 器 的 主 芯 片， 单片机负责输电的控制和提示， 智能充电控制器在单 片 机 的 管 理 下 ， 能 够 完 成 充 电 管 理 、充 满 自 停 和 充 完 显 示 及报警等功能。 ２．２．２ ＭＡＸ１８９８ 、８９Ｃ２０５１ 单片机及 ＤＳ１８２０ 简介［２］
们 的 需 要 。锂 电 池 的 使 用 寿 命 和 单 次 循 环 使 用 时 间 与 充 电 维 护 过 程 和 使 用 情 况 密 切 相 关 。一 部 好 的 充 电 控 制 器 不 但 能在短时间内将电量充足， 而且对电池还能起到一定的维 护作用， 修复由于使用不当而造成的记忆效应， 即容量下 降（ 电池活性衰退） 现象。因而传统的普通充电控制器存在 明显的不足。 １．３ 基于单片机的智能充电控制器的优点
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， 智能判断充电终止状态， 有效防止锂电池的欠充
或过充， 具有高效安全的充电控制和保护功能。
关键词： 单片机； ＭＡＸ１８９８； 智能充电； 充电控制器； 锂离子电池
中图分类号： ＴＰ２７３
文献标识码： Ａ
文章编号： １６７３－ ４６２９（２００７）０３－ ００２４－ ０４
控制电路 控制电路主要包括单片机及其外部的扩展电路。其主 要作用是控制充电电路的工作， 同时对充电电池各项反馈 的数据（ 如电流、电压和温 度 等 ） 进 行 处 理 。 同 时 它 还 起 着 人机交互的作用（ 接收用户发出的各种指令来控制充电） ， 并将显示的数据送至显示电路。 充电电路 充电电路主要包括充电芯片和同步整流电路。它能够 根据 ＣＰＵ 发出的指令给充电电池提供恒流或恒压。 显示等外围电路 显示电路主要包括显示器及其驱动芯片。其主要作用 是方便用户对充电控制器的操作和直观地了解充电控制器 的工作进程。其它外围电路由报警和传感器等电路构成。 ３．１．２ 本控制器的硬件框图 本控制器是采用单 片 机 ８９Ｃ２０５１ 和 ＭＡＸ１８９８ 组 成 的 智能充电控制器， 其基本的原理和功能图如图 ２ 所示。 该充电控制器有如下的功能： ·具 有 预 充 功 能 。 ·具 有 充 电 保 护 功 能 。 ·具 有 自 动 断 电 功 能 。 ·具 有 充 电 完 成 报 警 提 示 功 能 。 在单片机和 ＭＡＸ１８９８ 控 制 下 ， 充 电 过 程 分 为 预 充 、快 充、满充、断电和报警 ５ 个部分。
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率耗散， 可以实 现 预 充 电 ， 具 有 过 压 保 护 、温 度 保 护 和 最 长 充 电 时 间 限 制 等优点为锂离子电池提供保护。ＭＡＸ１８９８ 的典型充电电路 如图 １ 所示。输入电流调节电路用于限制电源的总输入电 流， 包括系统负载电流与充电电流， 当检测到输入电流大 于设定的限流门限时， 通过降低电池充电电流可达到控制 输 入 电 流 的 目 的 。因 为 系 统 工 作 时 电 源 电 流 的 变 化 范 围 较 大， 如果充电控制器没有输入电流检测功能， 则输入电源 （ 墙上适配器或其他直流电源） 必须能够提供最大负载电 流 与 最 大 充 电 电 流 之 和 ， 这 将 使 电 源 的 成 本 增 高 、体 积 增 大， 而利用输入限流功能则能够降低充电控制器对直流电 源的要求， 同时也简化了输入电源的设计。
要超过 ２ 小时， 根据这个标准， 可以计算得到外接电容的 容值。也可以采用单片机设定最大充电时间。
（４）设置充电电流： ＭＡＸ１８９８ 充电电流在限制电流的模 式下， 可以通过选择外接的电阻阻值大小决定。
当充电电源和电池在正常的工作温度范围内时， 插入 电池将启动一次充电过程； 充电结束的条件是平均的脉冲 充电电流达到快充电流的 １％， 或者 是 充 电 时 间 超 出 片 上 预置的充电时间。ＭΒιβλιοθήκη BaiduＸ １８９８ 能够自动检测充电电源， 没有 电 源 时 自 动 关 断 以 减 少 电 池 的 漏 电 。启 动 快 充 后 打 开 外 接 的 Ｐ 型场效应管， 当检测到电池电压达到设定的门限时进 入脉冲充电方式， Ｐ 沟道场效应管打开的时间会越来越短， 充电结束时， ＬＥＤ 指示灯将会呈现周期性的闪烁。
锂 电 池 充 电 器 的 方 式 可 分 为 三 种 ： 交 换 式 （ ｓｗｉｔｃｈ－ ｍｏｄｅ） ， 脉 冲 式 （ ｐｕｌｓｅ） 及 线 性 式 （ ｌｉｎｅａｒ） ， 这 三 种 架 构 主 要 的差别为电路板面积大 小 、效 率 及 成 本 。 交 换 式 充 电 器 的 效率较佳但其电路板面积较大， 线路较为复杂及需较大的
ＭＡＸ１８９８ 是性价比较高的线性充电芯片， 其输入电压 范围为 ４．５Ｖ—１２Ｖ； 具有内置检流电阻； ０．７５％电压精度； 可 编程充电电流； 输入电源自动检 测 ； ＬＥＤ 充 电 状 态 指 示 ； 检 流监视输出等基本特点。
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图 １ 充电控制器原理图（ 只给出主要部分）
电源 显示及报警电路
控制电路
充电电路 各类传感器
图２ 预充 在安装好电池后， 接通输入直流电源， 当充电控制器 检测到电池时则将定时器复位， 单片机输入高电平， 充电 芯片启动， 从而进入预充过程， 在此期间充电控制器以快 充 电 流 的 １／１０ 给 电 池 充 电 ， 使 电 池 电 压 、温 度 恢 复 到 正 常 状态。预充时间由充电控制器确定， 如果在规定的充电时 间内电池电压达到标准以上， 电池温度正常， 充电进入快 充过程； 如果电池电压低于标准， 则认为电池不可充电， 充 电控制器显示电池故障。 快充 快充过程也称恒流充电， 此时充电控制器以恒定电流 对电池充电。根据电池厂商推荐的充电速率， 一般锂离子 电池大多选用标准充电速率， 充满电池需要 １ 个小时左右 的时间。恒流充电时， 电池电压将缓慢上升， 一旦电池电压 达到所设定的终止电压， 恒流充电终止， 充电电流快速递 减， 充电进入满充过程。 满充 在满充过程中， 充电电流逐渐衰减， 直到充电速率降 到设置值以下或满充时间超时， 转入顶端截止充电； 顶端 截止充电时， 充电控制器以极小的充电电流为电池补充能 量 。由 于 充 电 控 制 器 在 检 测 电 池 电 压 是 否 达 到 终 止 电 压 时 有充电电流通过电池内阻， 尽管在满充和顶端截止充电过 程中充电电流逐渐下降， 减小了电池内阻和其他串联电阻 对电池端电压的影响， 但串联在充电回路中的电阻形成的 压降仍然对电池终止电压的检测有影响， 一般情况下， 满
ＤＳ１８２０ 为 数 字 温 度 传 感 器 ， 可 与 单 片 机 直 接 连 接 使 用， 具有价格低、精度高、使 用 方 便 等 优 点 。 其 主 要 功 能 是 采集充电电池的充电温度， 在充电过程中电池温度是一项 最为重要的物理量之一， 尽 管 ＭＡＸ１８９８ 具 有 温 度 保 护 功 能， 但为了确保在充电过程中充电安全， 在实际应用中应 比较精确地控制充电电池的温度， 所以在本例设计中采用 单片机处理温度这个物理量， 当温度超过单片机设定的温 度值时， 由单片机控制充电芯片， 停止充电， 为锂电池提供 二次保护。 ３ 智能充电控制器硬件设计［３－ ５］ ３．１ 智能充电控制器的硬件框图 ３．１．１ 智能充电控制器一般包括三部分：
单片机控制的智能充电器， 具备业界公认较好的－ !Ｖ 检测， 可以检测出电池充电饱和时的电压变化信号， 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 、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 实用的充电控制器。随着电子技术的发展， 芯片体积小型 化及其价格的降低， 智能充电控制器大规模的批量生产已 经成为可能。而智能充 电 控 制 器 具 有 操 作 简 单 、可 靠 性 高 和通用性强等优点， 是充电控制器家族中一个重要的组成 部分， 也是未来充电控制器发展的主要方向。因此， 对充电 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 ２．１ 锂电池的三种充电方式［１］
（１）电源输入： 锂 离 子 电 池 要 求 的 充 电 方 式 是 恒 流 恒 压 方式， 电源的输入需要采用恒流恒压源， 一般地， 可以采用 直流电源加上变压器提供。
（２）输出： ＭＡＸ１８９８ 通过外接的场效应管提供锂电池的 充电接口。
（３）充电时间的选择： ＭＡＸ１８９８ 充电时间可选择通过外 接的电容大小决定的。标准的充电时间为 １ 小时， 最大不
２００７年 ６ 月 第 ２５ 卷 第 ３ 期
龙岩学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＬＯＮＧＹＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
Ｊｕｎｅ ２００７ Ｖｏｌ．２５ Ｎｏ．３
基于单片机的智能充电控制器的设计与应用
黄春耀
（ 厦门大学信息科学与技术学院 福建厦门 ３６１００５； 龙岩学院 福建龙岩 ３６４０００）
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
１ 锂电池的充电特性及传统锂电池充电器的不足 １．１ 锂电池的特点和对其充电器的要求
锂电池具有能量密度高， 可循环充电次数多， 使用寿 命长， 价格也越来越低等诸多优点， 使得选用锂电池供电 的产品越来越多， 然而锂离子电池也存在一些不足， 主要 在于对充电控制器要求比较苛刻， 需要保护电路。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， 这就要求较高的控制精度。另外， 对于电压过低的电池需要进行预充， 充电控制器最好带有 热保护和时间保护， 为电池提供附加保护。根据锂电池的 特点， 这就要求其充电器的最基本需求有二： 一是要求其 能提供较高的充电电流以缩短充电时间， 同时要具备最大 充电电流和最大充电电压的限制以保证充电系统的安全； 二是要求为增加电池或充电器的充放次数及使用寿命， 当 中 包 括 对 过 放 （ ｏｖｅｒ－ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ） 的 电 池 减 少 充 电 电 流 ， 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 自动再充电功能， 充电状态的指示， 外部充电器的开关控 制 等 。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。 １．２ 传统的锂电池充电器的不足
所谓智能充电控制器是指能根据用户的需要智能控 制充电进程， 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 控 制 器 。目 前， 市场上卖得最多的是旅行充电控制器。但是严格从充 电电路上分析， 只有很小部分充电控制器才能真正意义上 被称为智能控制。
充电控制器实现的方式不同导致其充电效果不同。目 前市场上很多采用大电流的快速充电法， 所以在电池充满 后如不及时停止会使电池发烫， 过度的过充会严重损害电 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 ９０％就 停 止 大 电 流 快 充 ， 采 用小电流涓流补充充电。一般地， 为了使得电池充电充分， 容易造成过充， 表现为有些充电控制器在充终了时电池经 常发烫（ 电池在充电后期明显发烫一般说明电池已过充） 。 对电池经常出现过充和欠充的缺点已越来越不能满足人
收稿日期： ２００６—１２—２５ 作者简介： 黄春耀（ １９７４— ） ， 男， 福建武平人， 龙岩学院实验师， 厦门大学在读硕士研究生， 主要研究方向： 控制工程和
实验教学与研究。
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电感电容等被动组件， 其电路复杂且成本较高； 脉冲式及 线性式充电器其电路板面积较小及只需较少的外部组件， 但脉冲 式 需 要 有 限 电 流 功 能 的 交 流 适 配 器 （ ＡＣ ａｄａｐｔｅｒ） ， 价格较昂贵且大部分的 ＡＣ Ａｄａｐｔｅｒ 不具此功能； 线性式的 充电器其周边组件不会占过多的电路板面积， 只需小部分 额外的面积以利晶体管的散热即可， 成本较小， 尽管与前 二种相比其效率略差， 但性价比较高。综合三种充电方式 的优缺点， 本例采用线性式充电方式来探讨锂电池的智能 充电控制器设计与应用。 ２．２ 单片机及充电管理芯片选用 ２．２．１ 笔者分 别 对 锂 电 池 三 种 充 电 方 式 进 行 实 验 ， 最 后 得 出采用线性充电方式设计的充电器性价比最高， 所以在本 例中选用功能最齐、性价 比 最 高 的 ＭＡＸ１８９８ 作 为 充 电 管 理芯片， ＭＡＸ１８９８ 为线性式充电芯片， 内部电路包括： 输入 调 节 器 、电 压 检 测 器 、充 电 电 流 检 测 器 、定 时 器 、温 度 检 测 器和主控制器 。 选 用 ２０５１ 单 片 机 作 为 充 电 控 制 器 的 主 芯 片， 单片机负责输电的控制和提示， 智能充电控制器在单 片 机 的 管 理 下 ， 能 够 完 成 充 电 管 理 、充 满 自 停 和 充 完 显 示 及报警等功能。 ２．２．２ ＭＡＸ１８９８ 、８９Ｃ２０５１ 单片机及 ＤＳ１８２０ 简介［２］
们 的 需 要 。锂 电 池 的 使 用 寿 命 和 单 次 循 环 使 用 时 间 与 充 电 维 护 过 程 和 使 用 情 况 密 切 相 关 。一 部 好 的 充 电 控 制 器 不 但 能在短时间内将电量充足， 而且对电池还能起到一定的维 护作用， 修复由于使用不当而造成的记忆效应， 即容量下 降（ 电池活性衰退） 现象。因而传统的普通充电控制器存在 明显的不足。 １．３ 基于单片机的智能充电控制器的优点
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， 智能判断充电终止状态， 有效防止锂电池的欠充
或过充， 具有高效安全的充电控制和保护功能。
关键词： 单片机； ＭＡＸ１８９８； 智能充电； 充电控制器； 锂离子电池
中图分类号： ＴＰ２７３
文献标识码： Ａ
文章编号： １６７３－ ４６２９（２００７）０３－ ００２４－ ０４
控制电路 控制电路主要包括单片机及其外部的扩展电路。其主 要作用是控制充电电路的工作， 同时对充电电池各项反馈 的数据（ 如电流、电压和温 度 等 ） 进 行 处 理 。 同 时 它 还 起 着 人机交互的作用（ 接收用户发出的各种指令来控制充电） ， 并将显示的数据送至显示电路。 充电电路 充电电路主要包括充电芯片和同步整流电路。它能够 根据 ＣＰＵ 发出的指令给充电电池提供恒流或恒压。 显示等外围电路 显示电路主要包括显示器及其驱动芯片。其主要作用 是方便用户对充电控制器的操作和直观地了解充电控制器 的工作进程。其它外围电路由报警和传感器等电路构成。 ３．１．２ 本控制器的硬件框图 本控制器是采用单 片 机 ８９Ｃ２０５１ 和 ＭＡＸ１８９８ 组 成 的 智能充电控制器， 其基本的原理和功能图如图 ２ 所示。 该充电控制器有如下的功能： ·具 有 预 充 功 能 。 ·具 有 充 电 保 护 功 能 。 ·具 有 自 动 断 电 功 能 。 ·具 有 充 电 完 成 报 警 提 示 功 能 。 在单片机和 ＭＡＸ１８９８ 控 制 下 ， 充 电 过 程 分 为 预 充 、快 充、满充、断电和报警 ５ 个部分。
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率耗散， 可以实 现 预 充 电 ， 具 有 过 压 保 护 、温 度 保 护 和 最 长 充 电 时 间 限 制 等优点为锂离子电池提供保护。ＭＡＸ１８９８ 的典型充电电路 如图 １ 所示。输入电流调节电路用于限制电源的总输入电 流， 包括系统负载电流与充电电流， 当检测到输入电流大 于设定的限流门限时， 通过降低电池充电电流可达到控制 输 入 电 流 的 目 的 。因 为 系 统 工 作 时 电 源 电 流 的 变 化 范 围 较 大， 如果充电控制器没有输入电流检测功能， 则输入电源 （ 墙上适配器或其他直流电源） 必须能够提供最大负载电 流 与 最 大 充 电 电 流 之 和 ， 这 将 使 电 源 的 成 本 增 高 、体 积 增 大， 而利用输入限流功能则能够降低充电控制器对直流电 源的要求， 同时也简化了输入电源的设计。
要超过 ２ 小时， 根据这个标准， 可以计算得到外接电容的 容值。也可以采用单片机设定最大充电时间。
（４）设置充电电流： ＭＡＸ１８９８ 充电电流在限制电流的模 式下， 可以通过选择外接的电阻阻值大小决定。
当充电电源和电池在正常的工作温度范围内时， 插入 电池将启动一次充电过程； 充电结束的条件是平均的脉冲 充电电流达到快充电流的 １％， 或者 是 充 电 时 间 超 出 片 上 预置的充电时间。ＭΒιβλιοθήκη BaiduＸ １８９８ 能够自动检测充电电源， 没有 电 源 时 自 动 关 断 以 减 少 电 池 的 漏 电 。启 动 快 充 后 打 开 外 接 的 Ｐ 型场效应管， 当检测到电池电压达到设定的门限时进 入脉冲充电方式， Ｐ 沟道场效应管打开的时间会越来越短， 充电结束时， ＬＥＤ 指示灯将会呈现周期性的闪烁。
锂 电 池 充 电 器 的 方 式 可 分 为 三 种 ： 交 换 式 （ ｓｗｉｔｃｈ－ ｍｏｄｅ） ， 脉 冲 式 （ ｐｕｌｓｅ） 及 线 性 式 （ ｌｉｎｅａｒ） ， 这 三 种 架 构 主 要 的差别为电路板面积大 小 、效 率 及 成 本 。 交 换 式 充 电 器 的 效率较佳但其电路板面积较大， 线路较为复杂及需较大的