摘要
 

 

本文(wen)設(she)計(ji)的充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)主(zhu)要(yao)(yao)是面向手機(ji)鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池進行(xing)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的智(zhi)能(neng)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)。所謂智(zhi)能(neng)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)是指能(neng)根據用戶的需要(yao)(yao)自主(zhu)選擇充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)方式，并且在充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)過(guo)程(cheng)中能(neng)對被充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池進行(xing)保護從而防止過(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流和溫度過(guo)高的一種智(zhi)能(neng)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)。在設(she)計(ji)上我們選擇了簡潔、高效(xiao)的硬件(jian)，設(she)計(ji)穩(wen)定可靠(kao)的軟件(jian)，詳細(xi)介紹了系(xi)統的硬件(jian)組(zu)成，包括單片機(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)、充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)控制電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓轉換及(ji)光耦(ou)隔離(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)，并對本充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)的核心器(qi)(qi)件(jian)―MAX1898充電(dian)芯片進行了較詳細的介(jie)紹。闡述了系統的軟件(jian)設計，以C語言(yan)為開發工具(ju)，進行了詳細設(she)計和編(bian)碼。總體目(mu)標是實現系統的可靠性、穩定性、安全性和經(jing)濟性。
　　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單片機(ji)的特點：

單片(pian)機在一(yi)塊芯片(pian)上集成了一(yi)臺微型計算(suan)機所需要的基本部件。它在硬件結(jie)構、指令功能等(deng)方面均有獨到之(zhi)處，其特點如(ru)下：

性(xing)價比高。單片(pian)機性(xing)能(neng)穩定，功(gong)能(neng)強大，價格便宜(yi)。

體積小，集成度高、可靠(kao)性高。單片(pian)機(ji)將一臺計算機(ji)所需要的(de)基本(ben)部(bu)(bu)件集成在一塊芯片(pian)上，減少了各部(bu)(bu)件間的(de)連(lian)線，能(neng)大大地提高運行速(su)度和抗干擾能(neng)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(dan)片機系統配置靈活、方(fang)便。由于單(dan)片機帶有一定(ding)數量的接口電路，容易構成各種規模的應用系統。

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單片(pian)機的應用：

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(ben)設計(ji)是單片機在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(shou)機(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)使(shi)用壽(shou)命和單次使(shi)用時間與充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)過程(cheng)密切相(xiang)關。鋰(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)是(shi)手(shou)機(ji)最為(wei)常(chang)用的(de)一種電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)，它(ta)具(ju)有(you)較高(gao)的(de)能(neng)量(liang)(liang)重(zhong)(zhong)量(liang)(liang)比、能(neng)量(liang)(liang)體(ti)積比，具(ju)有(you)記憶(yi)效(xiao)應，可重(zhong)(zhong)復充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)多次，使(shi)用壽(shou)命較長，價格也越(yue)來越(yue)低(di)。鋰(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)對(dui)于(yu)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器的(de)要求比較苛刻，需(xu)要保護(hu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)。為(wei)了有(you)效(xiao)利用電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)容量(liang)(liang)，需(xu)將(jiang)鋰(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)至最大電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓，但是(shi)過壓充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)會造成電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)損壞，這(zhe)就要求較高(gao)的(de)控制精度。另(ling)外，對(dui)于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓過低(di)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)需(xu)要進行(xing)預充(chong)，充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器最好帶有(you)熱保護(hu)和時間保護(hu)，為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)提供附加保護(hu)。

一部分的(de)充(chong)電器(qi)不但能在很短時(shi)間(jian)內將電量充(chong)足(zu)，而(er)且還可(ke)以(yi)對電池(chi)起到一定的(de)維護作用(yong)，修復由于使用(yong)不當(dang)造成(cheng)的(de)記憶(yi)效應(ying)，即(ji)容量下降(jiang)（電池(chi)活性衰退）現象。設(she)計比較科(ke)學(xue)的(de)充(chong)電器(qi)往(wang)(wang)往(wang)(wang)采用(yong)專用(yong)充(chong)電控制芯片(pian)配合單片(pian)機控制的(de)方式。專用(yong)的(de)充(chong)電芯片(pian)具(ju)有(you)業界公認較好的(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。

為了(le)完成智(zhi)能充電器的設計，我將進行以下工作：

1.分析充(chong)電(dian)的(de)實(shi)(shi)現(xian)和智能化的(de)實(shi)(shi)現(xian)方法，選擇合(he)適(shi)的(de)充(chong)電(dian)電(dian)池(chi)芯片。

2.進行(xing)硬件電路的(de)設計，繪制充電電路原(yuan)理圖(tu)。

3.進行軟件設計，設計程序(xu)代碼(ma)。

4.調試硬件(jian)和軟件(jian)電路(lu)，驗(yan)證整個設計。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第二(er)章充電(dian)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(hua)學反應原(yuan)理雖然很簡單，然而在實際的(de)(de)工業生產中，需(xu)要(yao)(yao)考慮的(de)(de)實際問題(ti)要(yao)(yao)多(duo)(duo)得多(duo)(duo)：正極的(de)(de)材料需(xu)要(yao)(yao)添加劑來(lai)保持多(duo)(duo)次充(chong)放的(de)(de)活性(xing)，負極的(de)(de)材料需(xu)要(yao)(yao)在分(fen)子結構級(ji)(ji)去設(she)計(ji)以(yi)容納更多(duo)(duo)的(de)(de)鋰(li)離子；填充(chong)在正負級(ji)(ji)之間的(de)(de)電(dian)(dian)解液，除了(le)保持穩定，還需(xu)要(yao)(yao)具有(you)良好導電(dian)(dian)性(xing)，減小(xiao)電(dian)(dian)池內阻。

雖然鋰(li)離(li)(li)子電(dian)(dian)池(chi)很少有鎳鎘電(dian)(dian)池(chi)的記憶(yi)效(xiao)(xiao)應，記憶(yi)效(xiao)(xiao)應的原(yuan)理(li)是(shi)(shi)(shi)結晶化(hua)，在(zai)鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)中(zhong)幾乎不會(hui)(hui)產生這種(zhong)反(fan)應。但是(shi)(shi)(shi)，鋰(li)離(li)(li)子電(dian)(dian)池(chi)在(zai)多次充放(fang)后容量(liang)仍然會(hui)(hui)下降，其原(yuan)因是(shi)(shi)(shi)復雜多樣(yang)的。主(zhu)要是(shi)(shi)(shi)正(zheng)負(fu)極(ji)材(cai)料本身的變(bian)化(hua)，從(cong)分子層里來看，正(zheng)負(fu)極(ji)上容納(na)鋰(li)離(li)(li)子的空穴(xue)結構會(hui)(hui)逐漸塌陷，堵塞；從(cong)化(hua)學角(jiao)度來看，是(shi)(shi)(shi)正(zheng)負(fu)極(ji)材(cai)料活性鈍化(hua)，出現副反(fan)應生成(cheng)穩定的其他化(hua)合(he)物。物理(li)上還會(hui)(hui)出現正(zheng)極(ji)材(cai)料逐漸剝落等情況，總之(zhi)最終降低了(le)電(dian)(dian)池(chi)中(zhong)可以(yi)自(zi)由在(zai)充放(fang)電(dian)(dian)過程(cheng)中(zhong)移動的鋰(li)離(li)(li)子數目。

過度(du)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)和(he)過度(du)放電(dian)(dian)(dian)(dian)，將(jiang)對鋰(li)(li)離(li)(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)正負極造(zao)成永久(jiu)的(de)(de)(de)損壞，從(cong)分子(zi)(zi)層面看(kan)，可以直(zhi)觀(guan)的(de)(de)(de)理(li)解(jie)，過度(du)放電(dian)(dian)(dian)(dian)將(jiang)導致負極碳(tan)過度(du)釋(shi)(shi)放出鋰(li)(li)離(li)(li)子(zi)(zi)而使得(de)其(qi)片層結(jie)(jie)構出現塌陷，過度(du)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)將(jiang)把太(tai)多的(de)(de)(de)鋰(li)(li)離(li)(li)子(zi)(zi)硬塞進負極碳(tan)結(jie)(jie)構里(li)去(qu)，而使得(de)其(qi)中一些(xie)鋰(li)(li)離(li)(li)子(zi)(zi)再(zai)也(ye)無法釋(shi)(shi)放出來。這也(ye)是(shi)鋰(li)(li)離(li)(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池為什么通常配有充(chong)放電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)控制電(dian)(dian)(dian)(dian)路的(de)(de)(de)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)電(dian)(dian)控制(zhi)芯(xin)片(pian)主要控制(zhi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的充(chong)電(dian)(dian)過程。鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的充(chong)電(dian)(dian)過程分為兩個階段，恒(heng)流快充(chong)階段（電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)指示燈(deng)呈黃色時）和恒(heng)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)流遞減階段（電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)指示燈(deng)呈綠色閃爍。恒(heng)流快充(chong)階段，電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)逐(zhu)步升高到(dao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的標準(zhun)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)，隨(sui)后在(zai)控制(zhi)芯(xin)片(pian)下轉入恒(heng)壓(ya)(ya)階段，電(dian)(dian)壓(ya)(ya)不再升高以(yi)確保不會(hui)過充(chong)，電(dian)(dian)流則隨(sui)著電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)電(dian)(dian)量的上升逐(zhu)步減弱到(dao)0，而最終(zhong)完成充電(dian)。

電(dian)(dian)(dian)量統計(ji)芯(xin)片(pian)通(tong)過記錄(lu)放電(dian)(dian)(dian)曲(qu)線(xian)（電(dian)(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)(dian)流(liu)、時間(jian)）可以抽樣計(ji)算(suan)出電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量。而鋰離子電(dian)(dian)(dian)池在多次使用后，放電(dian)(dian)(dian)曲(qu)線(xian)是會(hui)(hui)改變的(de)(de)，如果芯(xin)片(pian)一直沒有機會(hui)(hui)再次讀出完整的(de)(de)一個(ge)放電(dian)(dian)(dian)曲(qu)線(xian)，其計(ji)算(suan)出來的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量也就是不(bu)準(zhun)確的(de)(de)。所以我們需要深充放來校準(zhun)電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)芯(xin)片(pian)。

而鋰離(li)(li)子電(dian)(dian)池(chi)具有較高的能量重量比(bi)和(he)能量體(ti)積比(bi)、無記憶效(xiao)應、可(ke)重復充電(dian)(dian)多次(ci)、使用(yong)(yong)壽命較長(chang)、價格也越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)低、鋰離(li)(li)子電(dian)(dian)池(chi)的這些(xie)特(te)點促進了便攜式產品(pin)向更(geng)小更(geng)輕的方向發展，使得選(xuan)用(yong)(yong)單節(jie)鋰離(li)(li)子電(dian)(dian)池(chi)供(gong)電(dian)(dian)的產品(pin)也越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)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(men)日常工作和生活中，充電(dian)(dian)器的(de)使用(yong)越來越廣泛。從隨身聽到(dao)(dao)數碼相(xiang)機(ji)(ji)，從手機(ji)(ji)到(dao)(dao)筆記(ji)本電(dian)(dian)腦，幾乎(hu)所(suo)有用(yong)到(dao)(dao)電(dian)(dian)池(chi)的(de)電(dian)(dian)器設備(bei)都需要用(yong)到(dao)(dao)充電(dian)(dian)器。充電(dian)(dian)器為人們(men)的(de)外出旅行和出差辦公提供了極大的(de)方便。

單片機在電池充電器(qi)領域也有著(zhu)廣泛的(de)應用，利用它(ta)的(de)處理控制(zhi)能力可以實現充電器(qi)的(de)智(zhi)能化。充電器(qi)種類繁多(duo)，但從嚴格(ge)意義上講，只有單片機參與處理和(he)控制(zhi)的(de)充電器(qi)才(cai)能稱為智(zhi)能充電器(qi)。

隨著(zhu)手機(ji)在世界(jie)范圍(wei)內的普(pu)及使(shi)用(yong)(yong)，手機(ji)電(dian)池充電(dian)器的使(shi)用(yong)(yong)也(ye)越(yue)來越(yue)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(ji)模塊：實現充電(dian)器的智能化控制(zhi)，比如自(zi)動斷電(dian)、充電(dian)完成報(bao)警(jing)提示(shi)等。

    ?充(chong)(chong)電(dian)過(guo)程控制模塊(kuai)：采用專用的(de)電(dian)池(chi)充(chong)(chong)電(dian)芯片實現對(dui)充(chong)(chong)電(dian)過(guo)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(di)三(san)章設計思(si)路(lu)分析

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(dian)器電(dian)路(lu)中引入(ru)單片機的(de)控制(zhi)。它為什么需要實(shi)現(xian)充電(dian)器的(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(shou)機(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)使(shi)用(yong)壽命(ming)和單次(ci)使(shi)用(yong)時間與充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)過(guo)程(cheng)密切相關。鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)是(shi)手(shou)機(ji)最為常用(yong)的(de)一種(zhong)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)，它具有(you)較(jiao)高的(de)能量(liang)重量(liang)比(bi)、能量(liang)體積比(bi)，具有(you)記憶效(xiao)應(ying)，可重復(fu)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)多次(ci)，使(shi)用(yong)壽命(ming)較(jiao)長，價格也(ye)越(yue)來越(yue)低(di)。鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)對于(yu)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器的(de)要求比(bi)較(jiao)苛刻，需要保(bao)(bao)(bao)護電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)。為了有(you)效(xiao)利用(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)容(rong)量(liang)，需將鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)至最大(da)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓，但是(shi)過(guo)壓充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)會造成電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)損壞，這就要求較(jiao)高的(de)控制精度。另外，對于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓過(guo)低(di)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)需要進行預充(chong)，充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器最好帶有(you)熱保(bao)(bao)(bao)護和時間保(bao)(bao)(bao)護，為電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)提供附加(jia)保(bao)(bao)(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(xuan)擇電池充電芯片

目前市場上存在大量(liang)的(de)(de)(de)電池充電芯片，它們(men)可直接用(yong)于進行(xing)充電器的(de)(de)(de)設(she)計。在選擇具體(ti)的(de)(de)(de)電池充電芯片時，需(xu)要(yao)參考以(yi)下標(biao)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。

?電池數目(mu)：可充電池的(de)數目(mu)。

?電(dian)流(liu)值：充電(dian)電(dian)流(liu)的大(da)小決定了(le)充電(dian)時間(jian)。

?充(chong)電方式：是(shi)(shi)快充(chong)、慢(man)充(chong)還是(shi)(shi)可控充(chong)電過(guo)程。

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

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(guan)鍵特性如下(xia)。

?簡單、安全(quan)的線性充電方式(shi)。

?使用低成本的PNP或PMOS調整元件。

?輸入電壓：4.5～12V。

?內置(zhi)檢流電(dian)阻。

?±0.75％電壓精度。

?可編程充(chong)電電流。

?輸入電源自動檢(jian)測。

?LED充電狀態指示。

?可編程安(an)全定時器。

?檢流監視(shi)輸(shu)出。

?可(ke)選／可(ke)調節(jie)自動重(zhong)啟。

?小尺寸uMAX封裝。

3.2.3 MAXl 898的充(chong)電工作原理(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(tong)過外(wai)接(jie)的場效應管(guan)提供鋰(li)電池(chi)的充電接(jie)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(deng)
電池或充電器沒(mei)有安裝	滅
預充或快充	亮
充電結束