基于单片机的锂电池充电器设计

目 录

引    言 1

第1章 绪论 2

1.1 课题研究的背景 2

1.2 课题研究的主要工作 3

第2章 电池的充电方法与充电控制技术 5

2.1 电池的充电方法和充电器 5

2.1.1 电池的充电方法 5

2.1.2 充电器的要求和结构 9

2.1.3 单片机控制的充电器的优点 10

2.2 充电控制技术 10

2.2.1 快速充电器介绍 10

2.2.2 快速充电终止控制方法 11

第3章 锂电池充电器硬件设计 14

3.1 单片机电路 14

3.2 电压转换及光耦隔离电路 17

3.3 电源电路 18

3.4 充电控制电路 20

3.4.1  MAX1898充电芯片 20

3.4.2  充电控制电路的实现 24

第4章 锂电池充电器软件设计 26

4.1程序功能 26

4.2 主要变量说明 26

4.3 程序流程图 26

结论与展望 29

致    谢 30

参考文献 31

附录A 电路原理图 32

附录B 外文文献及其译文 33

附录C 主要参考文献的题录及摘要 40

附录D 主要源程序 42

结论与展望

总结

本论文描述了锂离子电池快速充电过程的基本原理,设计了对单节4.2V锂离子电池充电的充电器，它能够快速完成锂离子电池的充电过程。根据对锂离子电池的充放电特性和充电控制方法的分析得出：锂离子电池充电器常采用三段充电法，即预处理、恒流充电(快充)和恒压充电(充满)。开始以设定的恒流充电，锂离子电池的电压以较高的斜率增长，在充电过程中斜率逐步降低，充到接近4.2V时，恒流充电阶段结束，接着以4.2V恒压充电。在恒压阶段充电时，电压几乎不变(或稍有增加)，充电电流不断下降。当充电速率下降到0.1C时，表示电池已充满，应终止充电。没有及时终止的话，此后最明显的特征是电池温度升高，发热，在整个快充电过程中都应当注意电池的温度，尤其是过充电时，锂离子电池温度过高，会造成过热而损坏电池或发生爆炸。在锂离子电池进入恒压充电状态前，必须适时停止快速充电。为此，设计了此种锂离子电池快速充电器, 利用快速充电的方法，并在此基础之上进行电压、温度的检测和控制来保证该充电器能对锂离子电池进行安全可靠而又快速的充电。本电路具有温度保护功能,当电池温度过高时, 即刻停止快速充电,这样就能避免过充电对锂离子电池造成的损害.

根据锂离子电池的充电特性可知，锂电池或充电器在电池充满后应当停止充电，并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电。也就是说，如果你的锂电池在充满后，放在充电器上也是白充，反而会造成内压升高、电池发热等现象，而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失，所以电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是本次设计中当充满电后自动断开充电的一个理由。

　　此外，不可忽视的另外一个方面就是锂电池同样也不适合过放电，过放电对锂电池同样也很不利。

展望

目前一些大的厂家生产的手机充电器都具有以下特点：宽范围AC输入或多个电压可选；具备限流保护，电流短路与反充保护线路设计；体积小、重量轻；自动、快速充电，充满电后自动关断等等。另外，有的充电器还有自动识别锂离子、镍氢、镍镉电池组；自动计算电池的已充电量和剩余的充电时间，也可以改变参数来适应各种不同电池的充电；具有放电功能；LED 或LCD充电状态显示；低噪声；模拟微电脑控制系统等特点。

因此，设计一款真正由微电脑控制单片机控制，且价格低廉的智能控制充电器，成为各厂家努力的方向。