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通用智能充电器的设计 摘要：为解决锂离子电池和镍氢/镍镉电池的充电问题，设计了一种以AT89C2051单片机为核心的通用智能充电器，介绍了智能充电器的工作原理、设计特点和三种充电模式，详细讨 论了系统的硬件构成及软件实现方法。由于采用了高性能的微控制器及高分辨率的A/D转换电路，保证了充电器具有很高的精度。 关键词：单片机 A/D转换 智能充电器 硬件构成 Design of The General Intelligent Battery Charger 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. 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）和锂离子电池具有不同的充电特性和过程。不同的电池应采用不同的充电控制技 术。常用的控制技术有：电压负增量控制、时间控制、温度控制、最高电压控制技术等。其 中电压负增量控制是目前公认的较先进的控制方法之一。充电时，当测量到电池电压负增量 时就可以确定该电池己经充满，从而将充电转变为涓流充电。时间控制预定充电时间，当充 电时间达到后，使充电器停止充电或转为涓流充电，这种方法较安全。温度控制法是当电池 达到充满状态时，电池温度上升较快，测量电池温度或温度的变化，从而确定是否对电池停 止充电。最高电压控制则是根据充电电池的最高允许电压来判断充电状态，这种方法灵活性 较好。本文介绍一种智能充电器，能对镍镉电池（Nicd）、镍氢电池（NiMH）和锂离子电池进行充电，并对充电电池具有自动检测能力。 设计通用型智能充电器时．需要充分考虑3种电池的充电特性，针对每一种电池的特 性给出不同的充电模式以及相应的算法． 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Δ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：?单节电池电压水平0.6～1V；?电池温度-5～0 oC． 电池饱和充电的判据为：?电池电压跌落或接近零增长 Δ= 6～15 ／节；?电池最高温度θ＞50?；?电池温度上升率θ ?1.0?／min。由于max 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Δθ其max，中对Δ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。 1 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． 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Δ如果检测到电池电压V特别高，且无Δ则转入锂离子电池充电模式，否则进入镍类电池充电模式． 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． 本文来源：https://www.dywdw.cn/62e9fc58df3383c4bb4cf7ec4afe04a1b171b0d3.html
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2022-07-10
