嵌入式智能充電器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種充電裝置，具體涉及一種嵌入式智能充電器。
【背景技術】
[0002]隨著人們生活水平的提高及科技的發(fā)展，很多的設備出現(xiàn)小型化和智能化，小型便攜產(chǎn)品離不開充電電源，針對這一狀況，應運而生的充電式電池應用普遍，而隨之對充電器的要求也越來越高，快速、安全、方便的充電器更受青睞。目前，普通充電器對電池采取小電流充電方式，沒有電壓電流保護電路。這樣，將導致電池充滿所需時間長，且容易造成電池過充，影響電池壽命甚至引起事故。根據(jù)人們對“智能”充電器的要求，純粹的硬件電路已經(jīng)很難實現(xiàn)智能化，而且勢必硬件電路會很復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)以上現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是提出一種嵌入式智能充電器，嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部集成眾多的接口及功能模塊，而且可以通過編程實現(xiàn)軟件更新。
[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為:一種嵌入式智能充電器，包括微處理器、電源模塊、電池、電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊，微處理器的輸出控制電源模塊的電流給電池充電，電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊監(jiān)控電池的充放電電壓和電流，并將結(jié)果反饋給微處理器。
[0005]上述微處理器采用高速嵌入式單片機Atmega8，Atmega8內(nèi)部集成了 A/D模塊、PffM模塊和flash存儲器，采用開關式電源調(diào)節(jié)模式。充電器包括顯示模塊，顯示模塊連接微處理器，顯示模塊包括IXD12864，采用ST7920作為IXD12864的主控芯片。所述充電器包括溫度采集模塊，溫度采集模塊連接微處理器，采用高精度模擬輸出溫度芯片LM35。所述溫度采集模塊包括5個讀按鍵，采用單一接口控制按鍵。所述按鍵一端通過上拉電阻接電源，另一端接地。所述充電器包括電池容量檢測模塊，電池容量檢測模塊連接微處理器和電流調(diào)節(jié)模塊，所述電池容量檢測模塊內(nèi)置計時單元。
[0006]本發(fā)明有益效果是:本發(fā)明充電器通過單片機對電池的端電壓、放電電流、環(huán)境溫度等涉及電池容量的參數(shù)進行采樣、計算，利用高效PWM電池的充電模式，以及過放電壓為放電率曲線補償修正的準確性過放控制，符合電池本身在不同的放電率下有不同的放電電壓的特性，保證電池工作在合理的狀態(tài)，延長電池的使用壽命。
【附圖說明】
[0007]下面對本說明書附圖所表達的內(nèi)容及圖中的標記作簡要說明:
[0008]圖1是本發(fā)明的【具體實施方式】的智能充電器的結(jié)構框圖。
[0009]圖2是本發(fā)明的【具體實施方式】的智能充電器的硬件框圖。
[0010]圖3是本發(fā)明的【具體實施方式】的Atmega8控制電路。
【具體實施方式】
[0011]下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本發(fā)明的發(fā)明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
[0012]本發(fā)明的嵌入式智能充電器，包括微處理器、電源模塊、電池、電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊，微處理器的輸出控制電源模塊的電流給電池充電，電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊監(jiān)控電池的充放電電壓和電流，并將結(jié)果反饋給微處理器。其中，微處理器采用高速嵌入式單片機Atmega8，Atmega8內(nèi)部集成了 A/D模塊、PffM模塊和flash存儲器，采用開關式電源調(diào)節(jié)模式。充電器包括顯示模塊，顯示模塊連接微處理器，顯示模塊包括IXD12864，采用ST7920作為IXD12864的主控芯片。所述充電器包括溫度采集模塊，溫度采集模塊連接微處理器，采用高精度模擬輸出溫度芯片LM35。所述溫度采集模塊包括5個讀按鍵，采用單一接口控制按鍵。所述按鍵一端通過上拉電阻接電源，另一端接地。所述充電器包括電池容量檢測模塊，電池容量檢測模塊連接微處理器和電流調(diào)節(jié)模塊，所述電池容量檢測模塊內(nèi)置計時單元。
[0013]電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊在充電過程中可對電壓、電流、溫度進行實時檢測，并根據(jù)檢測的結(jié)果，對檢測的結(jié)果進行判斷以實現(xiàn)充電狀態(tài)的調(diào)節(jié)，能最大限度的延長電池壽命，縮短充電時間。本充電器通過單片機設計的智能快速充電器能夠判斷電池狀態(tài)，控制電池的快速充電，適用于不同容量小型的Nicd、NiMH和L1-1on電池。該方法能大大縮短充電時間，并能防止電池出現(xiàn)過充現(xiàn)象。
[0014]本充電器核心是ATmegaS，AVR微處理器是當前市場上能夠以單片方式提供Flash,PffM和10位ADC的最高效的8位RISC微處理器。由于程序存儲器為Flash，因此可以不用像MASK ROM 一樣，有幾個軟件版本就庫存幾種型號。
[0015]Flash可以在發(fā)貨之前再進行編程，或是在PCB貼裝之后再通過ISP進行編程。10位A/D轉(zhuǎn)換器可以提供足夠的測量精度，使得充好后的容量更接近其最大容量。而其他方案為了達到此目的，可能需要外部的ADC，不但占用PCB空間，也提高了系統(tǒng)成本。
[0016]微處理器采用工業(yè)級芯片，能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運行；取消了電位器調(diào)整控制設定點，而利用了 Flash存儲器記錄各工作控制點，消除了因電位器震動偏位、溫漂等使控制點出現(xiàn)誤差降低準確性、可靠性的因素。
[0017]本系統(tǒng)電源控制主要是通過MCU的輸出控制電源模塊的電流的改變，從而起到調(diào)節(jié)電壓或電流的目的，系統(tǒng)采用開關式電源調(diào)節(jié)方法。此種方式是使功率管處于開關狀態(tài)，通過儲能電感間歇的充放電來改變電壓的。這種方式最大優(yōu)點是電源效率高，一般60%-90%,人們?nèi)粘Ｉ罴肮I(yè)生產(chǎn)中開關電源是越來越多。這種方式的電源輸出電壓是脈動的方波，需整流后才能使用，但存在整流輸出波紋大的缺點，不過加強濾波，可以使波紋控制在一定的范圍內(nèi)。
[0018]本系統(tǒng)實用的充電器包含顯示模塊，這樣才能使使用者查看電池的狀態(tài)，及是否完成等，本系統(tǒng)采用IXD12864顯示。IXD12864是圖形，漢字顯示器件，可顯示16*16漢字32個，16*8字符數(shù)字64個，功能很多，顯示直觀，不過成本較高?？傮w有一定的性價比。LCD12864有很多中主控芯片，根據(jù)本設計電路的特點，只是顯示漢字、字符和數(shù)字，并不需要顯示圖形，因此可采用帶中文字庫的IXD，而采用ST7920做主控芯片的IXD12864具有接口電路簡單，程序控制方便，不用人為生成漢字，節(jié)約程序空間。ST7920的接口方式有并口和串口兩種方式，采用串口總的數(shù)據(jù)線最少只需兩根，這對于硬件設計會簡單的多。在設計中用IXD12864實時顯示電壓、電流、溫度、狀態(tài)等信息，顯示直觀，對于設計來說也提供了幫助。
[0019]本系統(tǒng)智能充電器得用到溫度采集模塊，用高精度模擬輸出溫度芯片LM35。這種芯片亦不用進行調(diào)節(jié)而可直接讀取，它輸出的是把溫度值化為具體的電壓值，不過讀按鍵一般有兩類，一類是單一接口控制按鍵，一類是矩陣按鍵。矩陣按鍵在按鍵多的情況下用，可大大節(jié)省端口，另一類在按鍵少時用。在本次設計中共用五個按鍵，因此采用一對一接口按鍵。在這種按鍵下一般采用按下時低電平有效的方法，因此需上拉電阻，為了使設計簡單化，又充分發(fā)揮ATmegaS的優(yōu)點，使能內(nèi)部上拉，因此可省去外部上拉電阻，只用五個中的一按鍵接地就可。取器件得有AD 口。它具有相應快，讀取簡單，接口方便的優(yōu)點。
[0020]本發(fā)明充電器可對1-3節(jié)鎳鎘、鎳氫、單節(jié)鋰電池進行最優(yōu)化充電，可最大限度使電池達到最大壽命。電池在不斷的充放電中容量會逐漸的減小，本發(fā)明充電器包括電池容量檢測模塊，通過對電池恒流放電到最低限制電壓，計算出時間得到電池容量。電池容量檢測模塊包括計時單元。
[0021]本發(fā)明充電器具有自動啟動和關閉，啟動定時延時關閉，定時關閉時間可調(diào)整；本系統(tǒng)實用的充電器包含顯示電路，便于使用者查看電池的狀態(tài)，及是否完成等，具有短路、過載、獨特的防反接保護具有充滿、過放自動關斷等全功能保護措施，充電指示、故障及過放指示
[0022]本發(fā)明充電器通過單片機對電池的端電壓、放電電流、環(huán)境溫度等涉及電池容量的參數(shù)進行采樣、計算，利用高效PWM電池的充電模式，以及過放電壓為放電率曲線補償修正的準確性過放控制，符合電池本身在不同的放電率下有不同的放電終了電壓的特性，保證電池工作在合理的狀態(tài)，延長電池的使用壽命。
[0023]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構思和技術方案進行的各種非實質(zhì)性的改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種嵌入式智能充電器，其特征在于，包括微處理器、電源模塊、電池、電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊，微處理器的輸出控制電源模塊的電流給電池充電，電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊監(jiān)控電池的充放電電壓和電流，并將結(jié)果反饋給微處理器。2.根據(jù)權利要求1所述的嵌入式智能充電器，其特征在于，所述微處理器采用高速嵌入式單片機Atmega8，Atmega8內(nèi)部集成了 A/D模塊、PffM模塊和flash存儲器，采用開關式電源調(diào)節(jié)模式。3.根據(jù)權利要求2所述的嵌入式智能充電器，其特征在于，所述充電器包括顯示模塊，顯示模塊連接微處理器，顯示模塊包括IXD12864，采用ST7920作為IXD12864的主控芯片。4.根據(jù)權利要求2所述的嵌入式智能充電器，其特征在于，所述充電器包括溫度采集模塊，溫度采集模塊連接微處理器，采用高精度模擬輸出溫度芯片LM35。5.根據(jù)權利要求4所述的嵌入式智能充電器，其特征在于，所述溫度采集模塊包括5個讀按鍵，采用單一接口控制按鍵。6.根據(jù)權利要求5所述的嵌入式智能充電器，其特征在于，所述按鍵一端通過上拉電阻接電源，另一端接地。7.根據(jù)權利要求2所述的嵌入式智能充電器，其特征在于，所述充電器包括電池容量檢測模塊，電池容量檢測模塊連接微處理器和電流調(diào)節(jié)模塊，所述電池容量檢測模塊內(nèi)置計時單元。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種嵌入式智能充電器，包括微處理器、電源模塊、電池、電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊，微處理器的輸出控制電源模塊的電流給電池充電，電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊監(jiān)控電池的充放電電壓和電流，并將結(jié)果反饋給微處理器。微處理器采用高速嵌入式單片機Atmega8，Atmega8內(nèi)部集成了A/D模塊、PWM模塊和flash存儲器。通過單片機對電池的端電壓、放電電流、環(huán)境溫度等涉及電池容量的參數(shù)進行采樣、計算，利用高效PWM電池的充電模式，以及過放電壓為放電率曲線補償修正的準確性過放控制，符合電池本身在不同的放電率下有不同的放電電壓的特性，保證電池工作在合理的狀態(tài)，延長電池的使用壽命。
【IPC分類】H02J7/00
【公開號】CN105226755
【申請?zhí)枴緾N201510688436
【發(fā)明人】章敏鳳, 馮雨龍, 李哲楠, 秦坤
【申請人】安徽工程大學機電學院
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月19日