摘(zhai)要
 

 

本文設(she)計的充電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)主要是(shi)面向(xiang)手機鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池進行(xing)充電(dian)(dian)(dian)(dian)的智(zhi)能(neng)充電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)。所謂智(zhi)能(neng)充電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)是(shi)指能(neng)根據用戶的需要自主選擇充電(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)式，并且在(zai)充電(dian)(dian)(dian)(dian)過(guo)(guo)程中能(neng)對(dui)(dui)被充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)池進行(xing)保護(hu)從而防止過(guo)(guo)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)、電(dian)(dian)(dian)(dian)流和溫度過(guo)(guo)高的一種智(zhi)能(neng)充電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)。在(zai)設(she)計上我們選擇了(le)簡潔(jie)、高效的硬件(jian)(jian)，設(she)計穩定(ding)可靠(kao)的軟件(jian)(jian)，詳細介(jie)紹了(le)系統的硬件(jian)(jian)組成，包(bao)括單片機電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)、充電(dian)(dian)(dian)(dian)控制電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)、電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)轉(zhuan)換及光耦隔離電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)，并對(dui)(dui)本充電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)的核心器(qi)(qi)件(jian)(jian)―MAX1898充電芯(xin)片進行(xing)了較詳細的介紹(shao)。闡述了系統(tong)的軟件設計，以C語言為開(kai)發工具，進行了詳細(xi)設計(ji)和編碼。總體目(mu)標是(shi)實現系統的可(ke)靠性(xing)(xing)、穩定性(xing)(xing)、安全性(xing)(xing)和經濟性(xing)(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單片(pian)機的(de)特點：

單(dan)片機在一(yi)塊(kuai)芯片上集成了一(yi)臺微型計(ji)算機所需要(yao)的基本(ben)部件。它在硬件結(jie)構、指令功能等方面均(jun)有獨到(dao)之(zhi)處，其特點如下：

性(xing)價比(bi)高。單片機性(xing)能穩定，功(gong)能強大(da)，價格(ge)便宜(yi)。

體(ti)積小，集成度高、可靠性高。單片(pian)機將一臺(tai)計算機所需要的基本部(bu)件集成在一塊芯片(pian)上，減少(shao)了各(ge)部(bu)件間的連線，能大大地(di)提高運行速度和抗干擾能力(li)。

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(xi)統配(pei)置靈(ling)活、方便。由于單片機帶(dai)有一定數量的(de)接口電路，容易構成各(ge)種規模的(de)應(ying)用系(xi)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。

手機(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)使(shi)用(yong)(yong)壽(shou)命和單次(ci)(ci)使(shi)用(yong)(yong)時(shi)間與(yu)充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)過(guo)程密切相(xiang)關。鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)是手機(ji)最為常用(yong)(yong)的(de)一種電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)，它具有(you)較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)能量重(zhong)量比、能量體(ti)積比，具有(you)記憶效(xiao)應(ying)，可(ke)重(zhong)復充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)多次(ci)(ci)，使(shi)用(yong)(yong)壽(shou)命較(jiao)(jiao)長(chang)，價格也(ye)越(yue)來越(yue)低(di)。鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)對于充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器的(de)要(yao)(yao)求比較(jiao)(jiao)苛刻，需要(yao)(yao)保(bao)(bao)(bao)護(hu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路。為了有(you)效(xiao)利(li)用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)容量，需將鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)至最大(da)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓，但(dan)是過(guo)壓充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)會(hui)造(zao)成電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)損(sun)壞，這就要(yao)(yao)求較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)控制精度。另外(wai)，對于電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓過(guo)低(di)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)需要(yao)(yao)進行預充，充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器最好帶有(you)熱保(bao)(bao)(bao)護(hu)和時(shi)間保(bao)(bao)(bao)護(hu)，為電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)提供附加保(bao)(bao)(bao)護(hu)。

一部分的(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)器不但(dan)能在很短時間內將電(dian)(dian)量充(chong)(chong)足，而(er)且還可以對(dui)電(dian)(dian)池(chi)起到一定的(de)維護作用，修(xiu)復由(you)于使用不當造成的(de)記憶效應，即容(rong)量下降（電(dian)(dian)池(chi)活性衰退）現象(xiang)。設計(ji)比較科學的(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)器往(wang)(wang)往(wang)(wang)采(cai)用專(zhuan)用充(chong)(chong)電(dian)(dian)控制芯(xin)片(pian)(pian)配合單(dan)片(pian)(pian)機控制的(de)方式。專(zhuan)用的(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)芯(xin)片(pian)(pian)具有業界公認較好的(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。

為了完成智能充電器的設計，我(wo)將進行以下(xia)工作：

1.分析充(chong)(chong)電(dian)的(de)實(shi)現和智能化的(de)實(shi)現方法，選擇(ze)合(he)適的(de)充(chong)(chong)電(dian)電(dian)池芯(xin)片。

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

3.進行軟件設(she)計(ji)，設(she)計(ji)程(cheng)序代碼。

4.調試硬件和軟件電路，驗(yan)證整個設計。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第二章充電技(ji)術(shu)

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(fan)應原(yuan)理雖(sui)然(ran)很簡(jian)單，然(ran)而在實際(ji)的(de)(de)工業(ye)生產中，需(xu)要(yao)(yao)考慮的(de)(de)實際(ji)問(wen)題要(yao)(yao)多得多：正(zheng)極的(de)(de)材(cai)(cai)料需(xu)要(yao)(yao)添加(jia)劑來保持多次充放的(de)(de)活性，負極的(de)(de)材(cai)(cai)料需(xu)要(yao)(yao)在分(fen)子(zi)結構級(ji)去設計以容納更多的(de)(de)鋰離子(zi)；填(tian)充在正(zheng)負級(ji)之間的(de)(de)電解液，除了保持穩定，還需(xu)要(yao)(yao)具有(you)良好導電性，減小電池內阻。

雖(sui)然鋰離(li)子(zi)(zi)電(dian)池(chi)(chi)很少有鎳鎘電(dian)池(chi)(chi)的(de)記憶(yi)效應(ying)，記憶(yi)效應(ying)的(de)原(yuan)理是(shi)(shi)(shi)(shi)結晶化(hua)(hua)，在(zai)鋰電(dian)池(chi)(chi)中幾乎(hu)不會(hui)(hui)產生這種反應(ying)。但是(shi)(shi)(shi)(shi)，鋰離(li)子(zi)(zi)電(dian)池(chi)(chi)在(zai)多次充放后容量仍然會(hui)(hui)下降，其(qi)原(yuan)因是(shi)(shi)(shi)(shi)復雜多樣的(de)。主要是(shi)(shi)(shi)(shi)正負極(ji)材(cai)料(liao)本身(shen)的(de)變化(hua)(hua)，從分子(zi)(zi)層里(li)來看，正負極(ji)上容納(na)鋰離(li)子(zi)(zi)的(de)空(kong)穴結構會(hui)(hui)逐漸(jian)塌陷，堵塞(sai)；從化(hua)(hua)學(xue)角(jiao)度來看，是(shi)(shi)(shi)(shi)正負極(ji)材(cai)料(liao)活性鈍化(hua)(hua)，出現(xian)副反應(ying)生成穩(wen)定(ding)的(de)其(qi)他化(hua)(hua)合物。物理上還會(hui)(hui)出現(xian)正極(ji)材(cai)料(liao)逐漸(jian)剝落等(deng)情況，總之(zhi)最終降低了(le)電(dian)池(chi)(chi)中可以自由在(zai)充放電(dian)過程(cheng)中移動(dong)的(de)鋰離(li)子(zi)(zi)數目。

過(guo)(guo)度充電(dian)(dian)(dian)和過(guo)(guo)度放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)，將對鋰離(li)子電(dian)(dian)(dian)池(chi)的正負極造成永久的損壞(huai)，從分子層面(mian)看，可(ke)以直觀的理解，過(guo)(guo)度放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)將導致負極碳過(guo)(guo)度釋放(fang)(fang)出(chu)鋰離(li)子而使(shi)得其(qi)片層結構出(chu)現塌陷，過(guo)(guo)度充電(dian)(dian)(dian)將把太(tai)多的鋰離(li)子硬(ying)塞進負極碳結構里去，而使(shi)得其(qi)中一(yi)些鋰離(li)子再也無(wu)法釋放(fang)(fang)出(chu)來。這也是鋰離(li)子電(dian)(dian)(dian)池(chi)為什么通常配有充放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)的控(kong)制(zhi)電(dian)(dian)(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。

充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)控(kong)制芯(xin)片主要(yao)控(kong)制電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)過(guo)程。鋰離子電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)過(guo)程分為兩個階(jie)段(duan)(duan)，恒(heng)流(liu)(liu)快充階(jie)段(duan)(duan)（電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)指(zhi)示(shi)燈(deng)呈黃色時(shi)）和(he)恒(heng)壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)遞減階(jie)段(duan)(duan)（電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)指(zhi)示(shi)燈(deng)呈綠(lv)色閃爍(shuo)。恒(heng)流(liu)(liu)快充階(jie)段(duan)(duan)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)逐步升(sheng)(sheng)高到(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)標準(zhun)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)，隨后在控(kong)制芯(xin)片下轉入恒(heng)壓(ya)階(jie)段(duan)(duan)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)不(bu)再升(sheng)(sheng)高以確保不(bu)會過(guo)充，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)則隨著電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)的(de)(de)上升(sheng)(sheng)逐步減弱到(dao)0，而最終(zhong)完成(cheng)充電。

電(dian)(dian)量統計(ji)芯片通過記錄(lu)放(fang)電(dian)(dian)曲線(xian)（電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流、時間）可(ke)以抽樣(yang)計(ji)算(suan)出電(dian)(dian)池的(de)電(dian)(dian)量。而鋰離子電(dian)(dian)池在多(duo)次使用后，放(fang)電(dian)(dian)曲線(xian)是(shi)會(hui)(hui)改變的(de)，如果芯片一直(zhi)沒有機會(hui)(hui)再次讀(du)出完整的(de)一個放(fang)電(dian)(dian)曲線(xian)，其計(ji)算(suan)出來的(de)電(dian)(dian)量也就是(shi)不準確(que)的(de)。所以我(wo)們需要深充放(fang)來校(xiao)準電(dian)(dian)池的(de)芯片。

而鋰(li)離子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池具有較高的能(neng)(neng)量(liang)(liang)重(zhong)量(liang)(liang)比和能(neng)(neng)量(liang)(liang)體積比、無記憶(yi)效應、可重(zhong)復(fu)充電(dian)(dian)(dian)多次、使用壽命(ming)較長(chang)、價格也越來(lai)(lai)越低(di)、鋰(li)離子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池的這(zhe)些(xie)特點促進(jin)了便攜式產品向(xiang)(xiang)更小更輕的方向(xiang)(xiang)發(fa)展(zhan)，使得選用單節鋰(li)離子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池供電(dian)(dian)(dian)的產品也越來(lai)(lai)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

在人們日常工作和(he)生活中(zhong)，充電(dian)器(qi)(qi)的(de)(de)使用(yong)(yong)越來越廣(guang)泛。從隨身聽到數碼相機，從手機到筆記(ji)本電(dian)腦，幾乎所(suo)有(you)用(yong)(yong)到電(dian)池(chi)的(de)(de)電(dian)器(qi)(qi)設備都需(xu)要用(yong)(yong)到充電(dian)器(qi)(qi)。充電(dian)器(qi)(qi)為人們的(de)(de)外出旅行和(he)出差辦公提供了極大(da)的(de)(de)方便。

單片(pian)機在(zai)電(dian)(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)(dian)器領域也有著廣泛的(de)(de)應用，利(li)用它的(de)(de)處(chu)理控(kong)制(zhi)能力可以實現充(chong)電(dian)(dian)(dian)器的(de)(de)智能化。充(chong)電(dian)(dian)(dian)器種類繁多，但從(cong)嚴格意(yi)義上(shang)講，只有單片(pian)機參與處(chu)理和控(kong)制(zhi)的(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)器才(cai)能稱(cheng)為(wei)智能充(chong)電(dian)(dian)(dian)器。

隨著手(shou)機在世界范圍內的普(pu)及(ji)使(shi)用(yong)，手(shou)機電池充(chong)電器的使(shi)用(yong)也(ye)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)廣泛(fan)。

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(xian)充電(dian)器的智(zhi)能化控制，比如自動(dong)斷電(dian)、充電(dian)完成報警提示等。

    ?充(chong)電(dian)(dian)過程(cheng)控制模塊：采用(yong)專(zhuan)用(yong)的(de)電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)芯(xin)片實現對(dui)充(chong)電(dian)(dian)過程(cheng)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。

 

 

 

第三章(zhang)設計思路分析

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

在充電器(qi)電路中引入(ru)單片機的(de)控制。它為什么需(xu)要實現(xian)充電器(qi)的(de)智(zhi)能化(hua)呢(ni)？

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)機電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)使(shi)(shi)用(yong)(yong)壽(shou)命和單(dan)次使(shi)(shi)用(yong)(yong)時(shi)間與充(chong)(chong)電(dian)(dian)過程密切相關。鋰電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)是手(shou)機最為常(chang)用(yong)(yong)的(de)(de)一種(zhong)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，它具有(you)較(jiao)高(gao)的(de)(de)能(neng)量(liang)重(zhong)量(liang)比(bi)、能(neng)量(liang)體(ti)積比(bi)，具有(you)記憶效(xiao)應，可重(zhong)復充(chong)(chong)電(dian)(dian)多次，使(shi)(shi)用(yong)(yong)壽(shou)命較(jiao)長，價格也(ye)越來越低。鋰電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)對于(yu)充(chong)(chong)電(dian)(dian)器的(de)(de)要求比(bi)較(jiao)苛刻，需(xu)要保護電(dian)(dian)路(lu)。為了有(you)效(xiao)利(li)用(yong)(yong)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)容量(liang)，需(xu)將鋰電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)充(chong)(chong)電(dian)(dian)至最大(da)電(dian)(dian)壓，但(dan)是過壓充(chong)(chong)電(dian)(dian)會造成電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)損壞，這就要求較(jiao)高(gao)的(de)(de)控制精(jing)度。另外(wai)，對于(yu)電(dian)(dian)壓過低的(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)需(xu)要進行預充(chong)(chong)，充(chong)(chong)電(dian)(dian)器最好帶有(you)熱保護和時(shi)間保護，為電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)提供附加(jia)保護。

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如何選擇電(dian)池充電(dian)芯片

目前(qian)市場上存在(zai)(zai)大量的電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)芯片，它們(men)可(ke)直(zhi)接(jie)用于進行充(chong)電(dian)(dian)器的設計。在(zai)(zai)選(xuan)擇具體的電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)芯片時，需要(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(shu)目：可(ke)充電池的數(shu)目。

?電(dian)流值：充(chong)電(dian)電(dian)流的(de)大小決定了充(chong)電(dian)時間。

?充電(dian)方式：是(shi)快充、慢充還(huan)是(shi)可控(kong)充電(dian)過程。

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(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。

?簡(jian)單、安全的線性充電(dian)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(zu)。

?±0.75％電壓精度。

?可編(bian)程充電電流。

?輸入電源自動檢(jian)測。

?LED充電狀態指示。

?可編(bian)程安(an)全(quan)定時器。

?檢流監視輸出。

?可選／可調節自動(dong)重(zhong)啟。

?小尺寸uMAX封裝。

3.2.3 MAXl 898的充(chong)電工作(zuo)原理

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)過外接的(de)場效應管提供鋰電(dian)池的(de)充(chong)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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充電狀(zhuang)態(tai)	LED指示(shi)燈
電(dian)池或(huo)充電(dian)器沒有安裝	滅(mie)
預(yu)充(chong)或快(kuai)充(chong)	亮
充電結束