專利名稱：基于單片機控制的智能鋰電池充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及充電器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于單片機控制的智能鋰電池充電器。
背景技術(shù)：
隨著便攜式電子產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，電池技術(shù)在不斷地更新?lián)Q代，其中鋰電池以高能量密度、高電池電壓、高循環(huán)次數(shù)、低自放電率等特性脫穎而出，迅速成為市場的主流。雖然鋰電池有以上種種優(yōu)點和良好的市場前景，但它對充電電路的要求比較高。目前市場上的鋰電池充電器恒流恒壓不精確，充電電流電壓波動大，易造成鋰電池和充電器損壞。單片機技術(shù)及數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的出現(xiàn)為充電器的智能控制提供了有利的條件，由單片機做成的智能鋰電池充電器可有效地解決上述問題。 發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有鋰電池充電器的不足，本實用新型公開一種基于單片機控制的智能鋰電池充電器。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案本實用新型由電源電路、單片機電路、基準電壓電路、電壓溫度采樣電路、指示燈電路和充電控制電路組成。電源電路的輸出端與單片機電路、基準電壓電路、電壓溫度采樣電路和充電控制電路的電源輸入端相連，基準電壓電路和電壓溫度采樣電路的輸出端與單片機的輸入端相連，單片機電路的輸出端與指示燈電路和充電控制電路的輸入端相連。電源電路的開關(guān)振蕩、穩(wěn)壓和保護，采用TNY264P和P621兩片集成電路；單片機電路的主控芯片采用EM78P458 ;基準電壓電路使用TL431三端基準源；電壓溫度采樣電路的采樣電壓用電阻分壓電路得到，采樣溫度利用熱敏電阻的壓降計算得到；指示燈電路用紅色和綠色兩個發(fā)光二極管指示充電器的工作狀態(tài)；充電控制電路用兩個三極管控制對鋰電池的充電。本實用新型的積極效果在于結(jié)構(gòu)簡單，成本低，能有效克服目前市場上的鋰電池充電器恒流恒壓不精確，易造成鋰電池和充電器損壞的缺點。

圖I為本實用新型的方框圖。圖2為本實用新型的電源電路原理圖。圖3為本實用新型的單片機電路原理圖。圖4為本實用新型的基準電壓電路原理圖。圖5為本實用新型的電壓溫度采樣電路原理圖。圖6為本實用新型的指示燈電路原理圖。圖7為本實用新型的充電控制電路原理圖。[0014]圖8為本實用新型的程序設計流程圖。
具體實施方式
如附圖I所示，本實用新型由電源電路、單片機電路、基準電壓電路、電壓溫度采樣電路、指示燈電路和充電控制電路組成，它們的連接關(guān)系如附圖I中的箭頭所示電源電路的輸出端與單片機電路、基準電壓電路、電壓溫度采樣電路和充電控制電路的電源輸入端相連，基準電壓電路和電壓溫度采樣電路的輸出端與單片機的輸入端相連，單片機電路的輸出端與指示燈電路和充電控制電路的輸入端相連。如附圖2所示，電源電路采用開關(guān)穩(wěn)壓電源，體積小，重量輕。90V 265V的交流電經(jīng)VDl VD4橋式整流，再通過由LI與Cl、C2構(gòu)成的Ji型濾波器濾波，得到直流高壓。 采用TNY264P微型單片開關(guān)電源和P621光電耦合器兩片集成電路做成的開關(guān)振蕩、穩(wěn)壓和保護電路，穩(wěn)壓性能好，保護功能完善，效率高。穩(wěn)壓二極管D7的穩(wěn)壓值為3. 9V時，電源電路的輸出電壓為5V。由二極管D5、電容C3和電阻Rl構(gòu)成的箝位保護電路，能將功率MOSFET關(guān)斷時加在漏極上的尖峰電壓限制在安全范圍內(nèi)。由電阻R2和電容C5串聯(lián)而成的RC吸收電路，并聯(lián)在D6的兩端，有抑制D6的開關(guān)噪聲的作用。如附圖3所示，單片機電路的主控芯片采用EM78P458，它是臺灣EMC公司推出的一款高性能CMOS工藝的8位單片機，具有運行速度高、功耗極低、抗干擾能力強、程序保密性好等一系列優(yōu)點，特別是它內(nèi)部帶有I個8位的A/D轉(zhuǎn)換器和2個10位的脈寬調(diào)制器，大大簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和電路元器件，系統(tǒng)只用了單片機的12個管腳。如附圖4所示，基準電壓電路為單片機提供基準電源，使用了由德州儀器公司生產(chǎn)的TL431三端可調(diào)分流基準源，其基準電壓為2. 5V，可以用外部的精密電阻分壓得到
2.5V 36V之間的任意電壓，該實用新型，當RlO為2K Q，Rll為2. 2K Q時，Vref = 4. 73V。如附圖5所示，電壓溫度采樣電路完成電源電壓和環(huán)境溫度的采樣。采樣電壓用電阻R12和R13分壓得到，利用P_AD連接至單片機的P63/ADC4管腳，再利用該管腳的A/D轉(zhuǎn)換器向單片機輸入電壓采樣值。采樣溫度利用熱敏電阻R15的壓降計算得到，利用T_AD連接至單片機的P62/ADC3管腳，再利用該管腳的A/D轉(zhuǎn)換器向單片機輸入溫度采樣值。當電源電壓或環(huán)境溫度超出設定范圍時，系統(tǒng)報警提示并立即停止充電。電容C9、C10起濾波作用，防止采樣電壓的波動。如附圖6所示，指示燈電路設有D9紅色LED和DlO綠色LED兩個發(fā)光二極管指示燈，連接至單片機I/O 口，與LED串聯(lián)的R16、R17為限電流電阻。當電池處于充電狀態(tài)時，紅色指示燈亮，綠色指示燈熄滅；當電池充電基本完成，進入涓流充電階段時，綠色指示燈亮，紅色指示燈熄滅；若出現(xiàn)異常狀況，則紅色指示燈閃爍，綠色指示燈熄滅，可清楚的指示充電器的工作狀態(tài)。 如附圖7所示，充電控制電路由兩個A/D采樣電路和一個開關(guān)控制電路構(gòu)成，兩個采樣電路分別用于電池電壓和充電電流的采樣，開關(guān)控制電路用于控制電池的充電電壓或充電電流。電壓采樣電路的U_AD電壓值為電池的充電電壓值，連接至單片機的P61/ADC2管腳，再利用該管腳的A/D轉(zhuǎn)換器向單片機輸入充電電壓采樣值。充電電流的采樣是利用R22的壓降值計算得到充電電流值，利用I_AD連接至單片機的P60/ADC1管腳，再利用該管腳的A/D轉(zhuǎn)換器向單片機輸入充電電流采樣值。電容C13為濾波電容，防止采樣點電壓的波動，電阻R20起放電的作用，在實際的測試中，發(fā)現(xiàn)電池拿走后其殘留的電壓比較大，不能檢測至IJ電池已被移走，因此，利用這個電阻放電。充電控制電路利用兩個三極管Ql和Q2做開關(guān)控制，Ql為NPN三極管，基極連接定義為PWM，連接至P51/PWM1，作為充電開關(guān)信號，Q2為PNP三極管，它響應Ql的動作，控制對鋰電池的充電。R18為Q2提供穩(wěn)定的靜態(tài)工作點，R19為Ql提供工作電壓，電容Cll為濾波電容。當Ql的基極為高電平時，Ql導通，Q2也導通，5V的電源電壓對電池進行充電，當Ql的基極為低電平時，Q2關(guān)斷，停止充電。系統(tǒng)可以根據(jù)R22的電流大小，控制三極管的導通狀態(tài)，實現(xiàn)恒流控制，同理，根據(jù)電池電壓可以實現(xiàn)恒壓控制。充電器的軟件設計主要集中在單片機功能流程的設計上，要確定系統(tǒng)充電階段的轉(zhuǎn)換、保護機制的開啟和各充電階段的系統(tǒng)流程等。系統(tǒng)軟件設計總體設計思路是充電器接上電源后，系統(tǒng)首先要檢查是否有電池放入，準備充電，同時還必須檢測電池是否可用，然后，系統(tǒng)必須連續(xù)數(shù)次檢測各個A/D通道，進行電源電壓、環(huán)境溫度等數(shù)據(jù)的初始化，設定系統(tǒng)初始值。如果電池電壓采樣通道連續(xù)3次檢測到電壓大于I. 0V，則認為充電器內(nèi)已 放入電池，且電池可用，開始充電。整個充電過程按照鋰電池的充電特性分為預充電、快速充電和涓流充電三個階段進行，每一個充電階段的數(shù)據(jù)由系統(tǒng)設定，預充電和快速充電設計為恒流充電，涓流充電設計為恒壓充電，程序設計流程如附圖8所示。
權(quán)利要求1.一種基于單片機控制的智能鋰電池充電器，其特征是它由電源電路、單片機電路、基準電壓電路、電壓溫度采樣電路、指示燈電路和充電控制電路組成；電源電路的輸出端與單片機電路、基準電壓電路、電壓溫度采樣電路和充電控制電路的電源輸入端相連，基準電壓電路和電壓溫度采樣電路的輸出端與單片機的輸入端相連，單片機電路的輸出端與指示燈電路和充電控制電路的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于單片機控制的智能鋰電池充電器，其特征是電源電路的開關(guān)振蕩、穩(wěn)壓和保護，采用TNY264P和P621兩片集成電路；單片機電路的主控芯片采用EM78P458 ;基準電壓電路使用TL431三端基準源；電壓溫度采樣電路的采樣電壓用電阻分壓電路得到，采樣溫度利用熱敏電阻的壓降計算得到；指示燈電路用紅色和綠色兩個發(fā)光二極管指示充電器的工作狀態(tài)；充電控制電路用兩個三極管控制對鋰電池的充電。
專利摘要基于單片機控制的智能鋰電池充電器，由電源電路、單片機電路、基準電壓電路、電壓溫度采樣電路、指示燈電路和充電控制電路組成，其連接關(guān)系如附圖所示。電源電路的開關(guān)振蕩、穩(wěn)壓和保護，采用TNY264P和P621兩片集成電路；單片機電路的主控芯片采用EM78P458；基準電壓電路使用TL431三端基準源；電壓溫度采樣電路的采樣電壓用電阻分壓電路得到，采樣溫度利用熱敏電阻的壓降計算得到；指示燈電路用紅色和綠色兩個發(fā)光二極管指示充電器的工作狀態(tài)；充電控制電路用兩個三極管控制對鋰電池的充電。其積極效果在于結(jié)構(gòu)簡單，成本低，能有效克服目前市場上的鋰電池充電器恒流恒壓不精確，易造成鋰電池和充電器損壞的缺點。
文檔編號H02J7/02GK202474983SQ20122012121
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者張新安 申請人:張新安