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通用智能充电器的设计 湖南工程学院 刘美俊 （湘潭 411101） 摘要：为解决锂离子 A/D转换 智能充电器 硬件构成 Design of The General Intelligent Battery Charger LIU Mei-jun Hunan Institute of Engineering (xiangtan 411101) Abstract: The reference design is developed for the charge of Li-ion and NiMH/NiCd battery pack based on AT89C2051 single-chip computer . The work principle and design characteristics and three charge mode are introduced, then the hardware structure and the implement of software are analyzed in detail. With the high performance of microcontroller and high resolution A/D convert circuit ,the design can guarantee high accuracy. Keywords: Single-chip computer A/D convert Intelligent battery charger Hardware structure 1.引言 可充电电池具有较高的性能价格比、放电电流大、寿命长等特点，广泛应用于各种通信设备、仪器仪表、电气测量装置中。但是不同类型的电池如镍镉电池（Nicd）、镍氢电池（NiMH）和锂离子锂离子.1 镍氢/镍镉电池充电模式[5] 这2种镍类电池具有相似的充电特性曲线，因而可以用一样的充电算法。这2种电池的主要充电控制参数为-ΔV和温度θ． 对镍氢／镍镉电池由预充电到标准充电转换的判据为：①单节电池电压水平0.6～1V；②电池温度-5～0oC． 电池饱和充电的判据为：①电池电压跌落或接近零增长 –ΔV= 6～15 mV／节；②电池最高温度θmax＞50℃；③电池温度上升率dθ/dt ≥1.0℃／min。由于温度的变化容易受环境影响,因而实际用于判别充电各阶段的变量主要为–ΔV、θmax，其中对–ΔV的检测需要有足够的A／D分辨率和较高的电流稳定度．-△V的测量与A/D分辨率、充电电流的稳定性与电池内阻之间有以下关系:当电池内阻等于50Ω(接近饱和充电)时，充电电流=1200mA，电流漂移等于5%，单节电池的最高充电电压为1.58V，则此时电流漂移可能引起的电池电压变化为3 mV。 2.2 锂离子电池充电模式[3] 在锂离子电池充电采样时，测量到的电压是电池的在线电压，一般在线电压要高于静态电压（与内阻有关）．在充电器设计中，对锂离子电池充电各阶段转换判断的测量参数只有在线电压，电压采样偏差小于 0.05 V． 2.3自适应充电模式[4] 智能充电器设置了一种自适应充电模式，在这种模式下，对未知型号的电池或放入某种电池后而未按相应的键，则充电器自动转入自适应充电模式．此时充电器将提供一种公共算法对电池进行预充电，并对其进行型号识别判断，然后转入相应的充电模式，显示相应的型号．具体做法为：检测充电电池电压的变化率，并判断是否检测到有–ΔV。如果检测到电池电压V特别高，且无–ΔV，则转入锂离子电池充电模式，否则进入镍类电池充电模式． 3．充电器硬件设计 由单片机和充电器芯片组成的通用充电器原理图如图1所示． 图1 通用充电器原理图 图中AT89C2051、ADC0832与MAX846A一起构成充电器的核心。单片机的两个PWM输出(P1.3 ,P1.4)，经输出滤波分别与MAX846A的VSET以及ISET相连，以控制充电电压及电流,其中P1.3控制浮动电压，,P1.4控制充电电流。从ISET端引出电流量，BATT端电池分压器读出电压量，引入微控制器，连续测量充电电压及电流。由于从ISET以及VSET读出的量均为模拟量，而AT89C2051内部没有A／D转换，所以需要外部增加A／D转换器ADC0832。AT89C2051串行口工作于移位方式，P3.0为数据输出线，P3.l为时钟线。它有128个8位的RAM，2KB的程序存储空间，完全满足