摘要
 

 

本文設(she)計的(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)主要是面向手機鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池進行充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)智(zhi)(zhi)能(neng)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)。所謂智(zhi)(zhi)能(neng)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)是指能(neng)根據用戶的(de)需要自(zi)主選擇(ze)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)式，并且在充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)過(guo)程中(zhong)能(neng)對(dui)被充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池進行保護從而防止(zhi)過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流和溫度過(guo)高(gao)的(de)一種(zhong)智(zhi)(zhi)能(neng)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)。在設(she)計上我(wo)們選擇(ze)了簡潔、高(gao)效的(de)硬件(jian)，設(she)計穩定可靠的(de)軟件(jian)，詳細(xi)介紹了系統的(de)硬件(jian)組成，包括單片(pian)機電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)、充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)控(kong)制電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓轉(zhuan)換及光耦隔(ge)離電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)，并對(dui)本充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)的(de)核(he)心器(qi)(qi)件(jian)―MAX1898充電芯片進行了較詳細的介(jie)紹。闡(chan)述了系(xi)統的軟件設計，以C語言為開發工具，進(jin)行了詳細設計和編碼。總(zong)體(ti)目標是實現系統的可(ke)靠性(xing)、穩定性(xing)、安(an)全(quan)性(xing)和經(jing)濟性(xing)。
　　述

1.1 單片機技術的特點及應用

隨著大規模和超大規模集成電路技術的發展和計算機微型化的需要，將微型計算機的基本部件：中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出（I/O）接口、定時器/計數器等多種資源集成在一個半導體芯片上，使得一塊集成電力芯片就能構成一個完整的微型計算機。這種集成電路芯片被稱為單片微型計算機（Single Chip Microcomuper），簡稱單片機。單片機在結構設計上，他的軟、硬件系統及I/O接口控制能力等方面都有獨到之處，具有較強而有效的功能。從其組成、邏輯功能上來看，單片機具備了微型計算機系統的基本部件。

目前，8位高檔機和16位機在單片機應用中占主導地位，產品眾多，已有幾十個系列、幾百個型號，除了通用單片機以外，集成更多資源，如A/D轉換器、D/A轉換器、“看門狗”（Watchdog）電路、LCD控制器、網路控制模塊等，將單片機嵌入式系統和Intenet連接起來已是一種趨勢。還有專用單片機產品，如專門用于數據處理（圖像和語言處理等）的單片機。總之，單片機正在向微型化、低功耗、高速、集成、高集成度、多資源、網絡化、專用型方向發展。

1.1.1單(dan)片機的特點：

單片(pian)機(ji)在一(yi)塊芯片(pian)上集成(cheng)了一(yi)臺(tai)微型計算機(ji)所需要的基(ji)本部件。它在硬件結構、指令功能(neng)等方面均有(you)獨到之處，其特點如下：

性價比高(gao)。單片機性能(neng)(neng)穩定，功能(neng)(neng)強大，價格便宜。

體積(ji)小(xiao)，集成度高、可靠(kao)性高。單片機將(jiang)一(yi)臺(tai)計(ji)算機所需要的(de)基本(ben)部(bu)件(jian)集成在一(yi)塊芯片上，減少了(le)各部(bu)件(jian)間的(de)連線，能大大地(di)提高運行速度和抗干擾能力。

控制功能強。為了，滿足工業控制的需要，單片機有很強的位處理功能。在其他的邏輯控制功能等方面，也都優于一般的8位微處理。

單片機系統(tong)配置靈活(huo)、方便。由于單片機帶有一定數量(liang)的接口電路，容易構(gou)成各種規模的應用系統(tong)。

單片機類型多。單從ROM類型來說，單片機的只讀存儲器有ROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory等多種，可以根據實際需要進行選擇。

1.1.2單(dan)片(pian)機的應(ying)用：

由于單片機具有如上所述的特點，因此在工業生產、日常生活等諸多領域，得到了日益廣泛的應用，單片機的主要應用領域有：工業控制，如在工業生產過程中參數（如溫度、壓力、流量、液位等）的控制，數據處理功能于一體，如轉速測試儀、噪聲測試儀、振動測試儀及電子秤等。計算機網絡與通信，單片機上有并行I/O接口角兒串聯I/0接口，可用于通信接口，如單片機控制的自動呼叫應答系統、列車無線通信系統、遙測遙控系統等。家用電器，由于單片機體積小，控制能力強，且片內與定時器/計數器，所以廣泛應用于家用設備中。如空調、洗衣機、微波爐及防盜報警等。

本設計是單片(pian)機在(zai)智能充電方面的應用。

1.2 單片機實現充電器功能的意義

由于充電器多采用大電流的快速充電法，在電池充滿后如果不及時停止會使電池發燙，過度的充電會嚴重損害電池的壽命。一些低成本的充電器采用電壓比較法，為了防止過充，一般充電到90%就停止大電流快充，而采用小電流涓流補充充電。

手機電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)使(shi)用(yong)(yong)壽命和單次使(shi)用(yong)(yong)時間與充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)過(guo)程密切相關。鋰(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)是(shi)(shi)手機最為(wei)常用(yong)(yong)的(de)一種電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)，它具有較高的(de)能量(liang)重(zhong)量(liang)比(bi)、能量(liang)體積比(bi)，具有記憶效應(ying)，可重(zhong)復充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)多次，使(shi)用(yong)(yong)壽命較長(chang)，價格也(ye)越來越低(di)。鋰(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)對于充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)的(de)要求比(bi)較苛(ke)刻，需要保護(hu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路。為(wei)了有效利(li)用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)容量(liang)，需將鋰(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)至最大電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)，但是(shi)(shi)過(guo)壓(ya)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)會(hui)造成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)損壞，這就(jiu)要求較高的(de)控制精度。另外，對于電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)過(guo)低(di)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)需要進(jin)行預(yu)充(chong)(chong)，充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)最好帶有熱保護(hu)和時間保護(hu)，為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)提供(gong)附加保護(hu)。

一(yi)(yi)部分的(de)(de)充電(dian)器不但能在很短時間內將(jiang)電(dian)量充足(zu)，而且(qie)還可以對電(dian)池起(qi)到一(yi)(yi)定的(de)(de)維(wei)護作用(yong)，修復由于使用(yong)不當(dang)造成的(de)(de)記(ji)憶效應，即容量下降（電(dian)池活性衰退）現象。設計比較科學的(de)(de)充電(dian)器往往采用(yong)專(zhuan)用(yong)充電(dian)控(kong)制芯片(pian)(pian)配合單片(pian)(pian)機控(kong)制的(de)(de)方(fang)式。專(zhuan)用(yong)的(de)(de)充電(dian)芯片(pian)(pian)具有(you)業界公認(ren)較好的(de)(de)-△v檢測，可以檢測出電池充電飽和時發出的電壓變化信號，比較精確地結束充電工作，通過單片機對這些芯片的控制，可以實現充電過程的智能化，例如，在充電后增加及時關段電源、蜂鳴報警和液晶顯示等功能。充電器的智能化可以縮短充電的時間，同時能夠維護電池，延長電池使用壽命。

51系列單片機也是當前使用最為廣泛的8位單片機系列，其豐富的開發資源和較低的開發成本，使51系列單片機現在以至將來都仍會有強大的生命力。在眾多的51系列單片機中，AT89系列單片機在我國得到了極其廣泛的應用，AT89系列單片機是美國Atmel公司的8位機產品。他的特點是片內含有Flash Memory，Flash Memory是一種電可摩除和電寫入的閃速存儲器（記為FPEPROM)，在系列的開發過程中可以很容易地進行程序修改，使開發調試更為方便。

隨著社會的不斷發展，人們使用各種家電設備、儀表以及工業生產中的數據采集與控制設備也在逐步走向智能化，所以充電器有它的巨大發展空間，同時電子產品的不斷更新，51單片機在實現手機電池充電器方面的應用就更有意義。

為(wei)了完成智能充電器(qi)的設計(ji)，我將(jiang)進行以下(xia)工作：

1.分析充(chong)(chong)電的實現(xian)和智能(neng)化的實現(xian)方法，選擇合適的充(chong)(chong)電電池芯片。

2.進行硬(ying)件(jian)電路(lu)的(de)設計(ji)，繪制充電電路(lu)原理圖(tu)。

3.進行軟件設計，設計程序代(dai)碼。

4.調試硬(ying)件(jian)和軟件(jian)電路(lu)，驗證整個設計(ji)。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第二章(zhang)充電技術

2.1 鋰離子電池的特點

鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成，負極則是特殊分子結構的碳。常見的正極材料主要成分為LiCo02，充電時，加在電池兩級的電勢迫使正極化合物釋出鋰離子，嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中。放電時，鋰離子則從片層結構的碳中析出，重新和正極的化合物結合。鋰離子的移動產生了電流。

化學反應(ying)原理雖然很簡單，然而在實際(ji)的(de)工業(ye)生產中，需要(yao)考慮的(de)實際(ji)問題要(yao)多(duo)(duo)(duo)得(de)多(duo)(duo)(duo)：正極的(de)材料(liao)需要(yao)添(tian)加劑(ji)來保(bao)持(chi)多(duo)(duo)(duo)次充(chong)放(fang)的(de)活性(xing)，負(fu)極的(de)材料(liao)需要(yao)在分子(zi)結構級(ji)(ji)去設計以(yi)容納更多(duo)(duo)(duo)的(de)鋰離子(zi)；填充(chong)在正負(fu)級(ji)(ji)之間的(de)電解液，除了保(bao)持(chi)穩定(ding)，還需要(yao)具有良好導電性(xing)，減小電池內阻。

雖然(ran)鋰離(li)子電(dian)(dian)池(chi)(chi)很少有鎳鎘電(dian)(dian)池(chi)(chi)的記(ji)(ji)憶效(xiao)應，記(ji)(ji)憶效(xiao)應的原理(li)是(shi)(shi)結晶化，在鋰電(dian)(dian)池(chi)(chi)中幾乎不會(hui)(hui)產生(sheng)這種反應。但是(shi)(shi)，鋰離(li)子電(dian)(dian)池(chi)(chi)在多次充(chong)放后容量仍然(ran)會(hui)(hui)下(xia)降，其原因是(shi)(shi)復雜多樣的。主(zhu)要是(shi)(shi)正(zheng)負極材(cai)料本身的變(bian)化，從(cong)分子層里來(lai)看，正(zheng)負極上容納(na)鋰離(li)子的空穴結構會(hui)(hui)逐漸塌陷(xian)，堵塞；從(cong)化學角度來(lai)看，是(shi)(shi)正(zheng)負極材(cai)料活性鈍化，出(chu)現副反應生(sheng)成穩(wen)定的其他化合物(wu)。物(wu)理(li)上還會(hui)(hui)出(chu)現正(zheng)極材(cai)料逐漸剝(bo)落(luo)等情況(kuang)，總(zong)之最終降低了電(dian)(dian)池(chi)(chi)中可以(yi)自由(you)在充(chong)放電(dian)(dian)過程中移動的鋰離(li)子數目。

過(guo)度(du)充(chong)電(dian)和過(guo)度(du)放(fang)電(dian)，將(jiang)(jiang)對(dui)鋰(li)離(li)子電(dian)池的正負(fu)極(ji)造成永(yong)久的損壞，從分(fen)子層面看(kan)，可(ke)以直觀的理(li)解，過(guo)度(du)放(fang)電(dian)將(jiang)(jiang)導致負(fu)極(ji)碳過(guo)度(du)釋(shi)放(fang)出鋰(li)離(li)子而使(shi)得其(qi)片層結構出現(xian)塌陷，過(guo)度(du)充(chong)電(dian)將(jiang)(jiang)把太多的鋰(li)離(li)子硬塞進負(fu)極(ji)碳結構里(li)去，而使(shi)得其(qi)中一些鋰(li)離(li)子再也無法(fa)釋(shi)放(fang)出來。這也是鋰(li)離(li)子電(dian)池為什么通常配有充(chong)放(fang)電(dian)的控制(zhi)電(dian)路的原因。

鋰離子電池一般都帶有管理芯片和充電控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、溫度、ID、充電狀態、放電次數等數值。這些數值在使用中會逐漸變化。

充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)控制(zhi)芯(xin)片主要控制(zhi)電(dian)(dian)(dian)池的(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)過(guo)程(cheng)。鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)池的(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)過(guo)程(cheng)分為兩個階(jie)段(duan)，恒流(liu)快充(chong)(chong)階(jie)段(duan)（電(dian)(dian)(dian)池指(zhi)示(shi)燈呈(cheng)黃(huang)色(se)時(shi)）和恒壓(ya)電(dian)(dian)(dian)流(liu)遞減階(jie)段(duan)（電(dian)(dian)(dian)池指(zhi)示(shi)燈呈(cheng)綠色(se)閃爍。恒流(liu)快充(chong)(chong)階(jie)段(duan)，電(dian)(dian)(dian)池電(dian)(dian)(dian)壓(ya)逐步(bu)升(sheng)高(gao)到電(dian)(dian)(dian)池的(de)標準電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，隨(sui)后在控制(zhi)芯(xin)片下轉入恒壓(ya)階(jie)段(duan)，電(dian)(dian)(dian)壓(ya)不(bu)(bu)再升(sheng)高(gao)以確保不(bu)(bu)會(hui)過(guo)充(chong)(chong)，電(dian)(dian)(dian)流(liu)則隨(sui)著電(dian)(dian)(dian)池電(dian)(dian)(dian)量的(de)上升(sheng)逐步(bu)減弱(ruo)到0，而最終完成充(chong)電。

電(dian)量(liang)統(tong)計(ji)芯片(pian)(pian)通過記(ji)錄放(fang)電(dian)曲線（電(dian)壓(ya)、電(dian)流、時間(jian)）可以抽(chou)樣計(ji)算出電(dian)池(chi)的(de)(de)(de)電(dian)量(liang)。而鋰離(li)子電(dian)池(chi)在多次(ci)使(shi)用后(hou)，放(fang)電(dian)曲線是會(hui)改(gai)變的(de)(de)(de)，如果芯片(pian)(pian)一直沒有機會(hui)再(zai)次(ci)讀出完整的(de)(de)(de)一個(ge)放(fang)電(dian)曲線，其(qi)計(ji)算出來的(de)(de)(de)電(dian)量(liang)也就是不準(zhun)確的(de)(de)(de)。所以我們需(xu)要深充放(fang)來校準(zhun)電(dian)池(chi)的(de)(de)(de)芯片(pian)(pian)。

而鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)電池(chi)具有(you)較高的能(neng)量(liang)重(zhong)(zhong)量(liang)比(bi)和能(neng)量(liang)體積(ji)比(bi)、無記憶效應、可重(zhong)(zhong)復充電多次、使(shi)用壽(shou)命較長(chang)、價格也(ye)越來越低、鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)電池(chi)的這些特點促進了便攜式(shi)產(chan)品(pin)向(xiang)更小更輕的方向(xiang)發展，使(shi)得選用單節(jie)鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)電池(chi)供電的產(chan)品(pin)也(ye)越來越多。

鋰離子電池的不足之處在于對充電器要求比較苛刻，需要保護電路。鋰離子電池要求的充電方式是恒流恒壓方式，為有效利用電池容量，需將鋰離子電池充電至最大電壓，但是過壓充電會造成電池損壞，這就要求較高的控制精度。另外，對于電壓過低的電池需要進行預充，充電器最好帶有熱保護和時間保護，為電池提供附加保護。由此可見實現安全高效的充電控制成為鋰離子電池推廣應用的瓶頸。針對這些應用特點，MAX1898，這款充電器具有很高的充電控制特性和較低的成本，性能價格比較高，是一款理想的單節鋰離子電池充電器。

2.2 智能充電器

在人們日常工(gong)作(zuo)和(he)生活中，充(chong)電器(qi)(qi)的(de)使(shi)用越(yue)來(lai)越(yue)廣泛(fan)。從(cong)隨(sui)身聽到(dao)(dao)數碼相機(ji)(ji)，從(cong)手機(ji)(ji)到(dao)(dao)筆記(ji)本電腦，幾乎所有用到(dao)(dao)電池的(de)電器(qi)(qi)設備都需要(yao)用到(dao)(dao)充(chong)電器(qi)(qi)。充(chong)電器(qi)(qi)為人們的(de)外(wai)出旅(lv)行(xing)和(he)出差(cha)辦(ban)公提(ti)供了極大的(de)方便。

單片(pian)機在(zai)電(dian)池(chi)充電(dian)器(qi)(qi)領域(yu)也(ye)有著廣泛的應用(yong)，利(li)用(yong)它的處(chu)理控制能(neng)力可以實(shi)現充電(dian)器(qi)(qi)的智能(neng)化。充電(dian)器(qi)(qi)種(zhong)類(lei)繁(fan)多，但從嚴(yan)格意義上講，只有單片(pian)機參與處(chu)理和控制的充電(dian)器(qi)(qi)才能(neng)稱為智能(neng)充電(dian)器(qi)(qi)。

隨著手機在世界范圍內(nei)的普及(ji)使(shi)用，手機電(dian)池充電(dian)器的使(shi)用也(ye)越來越廣泛。

本次設計將通過一個典型實例介紹5 1單片機在實現手機電池充電器方面的應用。設計所實現的充電器是一種智能充電器，它在單片機的控制下，具有預充、充電保護、自動斷電和充電完成報警提示功能。

 

 

2.3 設計的功能模塊

?單片機模(mo)塊：實(shi)現充電器的智(zhi)能化控制，比如自動(dong)斷電、充電完成報警(jing)提示等。

    ?充(chong)電過程控制模塊(kuai)：采用專用的(de)電池充(chong)電芯片實現對(dui)充(chong)電過程的(de)控制。

    ?充電電壓提供模塊：采用電壓轉換芯片將外部+1 2V電壓轉換為需要的+5V電壓。該電壓在送給充電控制模塊之前還需經過一個光耦模塊。

    ?C51程序：單片機控制電池充電芯片實現充電過程的自動化，并根據充電的狀態給出有關的輸出指示。

 

 

 

第三(san)章(zhang)設(she)計思路分(fen)析(xi)

充電的實現，它包括兩部分：一是充電過程的控制；二是需要提供基本的充電電壓。

3.1智能化的實現

在充電器電路中引入單片機的(de)(de)控制。它為什么需要實現充電器的(de)(de)智能化呢？

充電器實現的方式不同會導致充電效果的不同。由于充電器多采用大電流的快速充電法，在電池充滿后如果不及時停止會使電池發燙，過度的充電會嚴重損害電池的壽命。一些低成本的充電器采用電壓比較法，為了防止過充，一般充電到90％就停止大電流快充，而采用小電流涓流補充充電。

手機(ji)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)使用(yong)壽命和(he)單次(ci)使用(yong)時間與充(chong)電(dian)(dian)(dian)過程(cheng)密切(qie)相關。鋰(li)(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)是手機(ji)最(zui)(zui)為(wei)(wei)常用(yong)的(de)一種電(dian)(dian)(dian)池(chi)，它具(ju)有較(jiao)(jiao)高的(de)能量重(zhong)量比、能量體(ti)積比，具(ju)有記(ji)憶效(xiao)應，可重(zhong)復充(chong)電(dian)(dian)(dian)多次(ci)，使用(yong)壽命較(jiao)(jiao)長，價(jia)格(ge)也越來(lai)越低(di)。鋰(li)(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)對于(yu)充(chong)電(dian)(dian)(dian)器的(de)要(yao)求比較(jiao)(jiao)苛刻，需(xu)要(yao)保(bao)護電(dian)(dian)(dian)路。為(wei)(wei)了有效(xiao)利用(yong)電(dian)(dian)(dian)池(chi)容量，需(xu)將鋰(li)(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)充(chong)電(dian)(dian)(dian)至最(zui)(zui)大(da)電(dian)(dian)(dian)壓，但是過壓充(chong)電(dian)(dian)(dian)會造成電(dian)(dian)(dian)池(chi)損(sun)壞(huai)，這就要(yao)求較(jiao)(jiao)高的(de)控制精度。另外，對于(yu)電(dian)(dian)(dian)壓過低(di)的(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)需(xu)要(yao)進行預充(chong)，充(chong)電(dian)(dian)(dian)器最(zui)(zui)好帶(dai)有熱保(bao)護和(he)時間保(bao)護，為(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)池(chi)提供(gong)附加保(bao)護。

一部好的充電器不但能在短時間內將電量充足，而且還可以對電池起到一定的維護作用，修復由于使用不當造成的記憶效應，即容量下降(電池活性衰退)現象。設計比較科學的充電器往往采用專用充電控制芯片配合單片機控制的方法。專用的充電芯片具備業界公認較好的-△v檢測，可以檢測出電池充電飽和時發出的電壓變化信號，比較精確地結束充電工作，通過單片機對這些芯片的控制，可以實現充電過程的智能化，例如，在充電后增加及時關斷電源、蜂鳴報警和液晶顯示等功能。充電器的智能化可以縮短充電的時間，同時能夠維護電池，延長電池使用壽命。

 

 

 

3.2電池充電芯片的選擇

3.2.1如何(he)選擇電(dian)池充電(dian)芯片

目前市場上存在大(da)量的(de)電池充電芯片(pian)，它們(men)可直(zhi)接用(yong)于進(jin)行充電器(qi)的(de)設計(ji)。在選擇(ze)具體(ti)的(de)電池充電芯片(pian)時，需要參考以下標準。

?電池類型：不同的電池(鋰電池、鎳氫電池、鎳鎘電池等)需選擇不同的充電芯片。

?電(dian)池數目：可(ke)充(chong)電(dian)池的數目。

?電流值：充電電流的大小決定了充電時間。

?充電(dian)方式：是快充、慢充還是可控充電(dian)過(guo)程(cheng)。

本設計要實現的是手機的單節鋰離子電池充電器，要求充電快速且具有優良的電池保護能力，據此選擇Maxim公司的MAXl898作為電池充電芯片。

3.2.2芯片MAX1898的特點(dian)

MAXl898配合外部PNP或PMOS晶體管可以組成完整的單節鋰電池充電器。

MAXl898提供精確的恒流／恒壓充電，電池電壓調節精度為±0.75％，提高了電池性能并延長了電池使用壽命。充電電流可由用戶設定，采用內部檢流，無須外部檢流電阻。MAXl898提供了充電狀態的輸出指示、輸入電源是否與充電器連接的輸出指示和充電電流指示。MAXl898還具有其他一些功能，包括輸入關斷控制、可選的充電周期重啟(無須重新上電)、可選的充電終止安全定時器和過放電電池的低電流預充。

MAXl898的關鍵特性如下(xia)。

?簡單、安全的線性充電方式。

?使用低成本的PNP或PMOS調整元件。

?輸入電壓：4.5～12V。

?內置檢流電阻。

?±0.75％電壓精度。

?可編程充電電流。

?輸入電源自動檢測。

?LED充電狀態指示。

?可編程安全定時器(qi)。

?檢流(liu)監視(shi)輸(shu)出。

?可(ke)選／可(ke)調(diao)節自(zi)動(dong)重啟(qi)。

?小尺寸uMAX封裝。

3.2.3 MAXl 898的充電(dian)工作(zuo)原理(li)

充電芯片MAXl898的內部電路包括輸入電流調節器、電壓檢測器、充電電流檢測器、定時器、溫度檢測器和主控制器。輸入電流調節器用于限制電源的總輸入電流，包括系統負載電流與充電電流。當檢測到輸入電流大于設定的門限電流時，通過降低充電電流從而控制輸入電流。因為系統工作時電源電流的變化范圍較大，如果充電器沒有輸入電流檢測功能，則輸入電源必須能夠提供最大負載電流與最大充電電流之和，這將使電源的成本增高、體積增大，而利用輸入限流功能則能夠降低充電器對直流電源的要求，同時也簡化了輸入電源的設計。 MAXl898外接限流型充電電源和P溝道場效應管，可以對單節鋰電池進行安全有效的快充，其最大特點是：在不使用電感的情況下，仍能做到很低的功率耗散，可以實現預充電，具有過壓保護和溫度保護功能，最長充電時問的限制可為鋰電池提供二次保護。MAX1898的浮動方式能夠使電池容量充至最大。

當充電電源和電池在正常的工作溫度范圍內時，插入電池將啟動一次充電過程；充電結束的條件是平均的脈沖充電電流達到快充電流的1％，或時間超出片上預置的充電時間。MAXl898能夠自動檢測充電電源，沒有電源時自動關斷以減少電池的漏電。啟動快充后打開外接的P型場效應管，當檢測到電池電壓達到設定的門限時進入脈沖充電方式，P型場效應管打開的時問會越來越短。充電結束時，指示    圖1 MAX1898的典型充電電路

燈將會按12%的周期閃爍，MAX1898的典型充電電路如右圖1所示電路具體說明如下。                 

(1)輸入電壓范圍為4.5～12v。鋰電池要求的充電方式是恒流恒壓方式，電源的輸入需要采用恒流恒壓源，一般可采用直流電源外加變壓器。

(2)通過外接的(de)場效應管提供鋰電(dian)池的(de)充電(dian)接口。

(3)通過外接的電容CcT來設置充電時間tCHG。這里的充電時間指的是快充時的最大充電時間，它和定時電容CcT的關系如下式所示。

CcT=34.33×tCHG

式中，tCHG的單位為小時，CcT的單位為nF。

大多數情況下，快充時最大充電時問不超過3小時，因此常取CcT為100nF。

(4)在限制電流的模式下，通過外接的電阻RSET來設置最大充電電流IFSTCHG，關系如下式所示：1fstchg=1400/Rset式中，RSEI-的單位為Q，IFsTCHG的單位為A。

當充電電源和電池在正常的工作溫度范圍內時，插入電池將啟動一次充電過程。平均的脈沖充電電流低于設置的快充電流的20％，或者充電時間超出片上預置的最大充電時問時，充電周期結束。MAXl898能夠自動檢測充電電源，沒有電源時自動關斷以減少電池的漏電。啟動快充后，打開外接的P型場效應管，當檢測到電池電壓達到設定的門限時進入脈沖充電方式，P型場效應管打開的時JI間會越來越短。充電結束時，LED指示燈將會呈現周期性的閃爍，具體的閃爍含義如表1所示。

表1 MAX1898典型充電電路的LED指示燈狀態說明  

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充(chong)電狀態	LED指示燈
電池或充電器沒有安裝	滅
預充或快充	亮
充電結束