1、智能充電器的設計畢業論文（設計）材料題 目： 智能充電器的設計 學生姓名： 邱 咪 咪 學生學號： 0908030227 系 別： 電氣信息工程學院 專 業： 電子信息工程 屆 別： 2013 指導教師： 張 大 雷 一、畢業論文（設計）任務書要求完成的主要任務及達到的目標所謂智能充電器是指能根據用戶的需要自主選擇充電方式，并且在充電過程中能對被充電電池進行保護從而防止過電壓、電流和溫度過高的一種智能化充電器。智能充電器也能對鎳鎘電池（Nicd）、鎳氫電池（NiMH）和鋰離子電池進行充電，并對充電電池具有自動檢測能力。廣泛應用于各種通信設備、儀器儀表、電氣測量裝置中。隨著移動電話用戶數量的不斷

2、增長，移動電話電池和電池充電器的需求也將會有較大的增加，于是對高性能、小尺寸、重量輕的智能電池充電器的需求也越來越大。因此，研究智能充電器的設計及推廣其應用，有著非?，F實的意義。單片機模塊：實現充電器的智能化控制，比如自動斷電、充電完成報警提示等。 充電過程控制模塊：采用專用的電池充電芯片實現對充電過程的控制。 充電電壓提供模塊：采用電壓轉換芯片將外部+12V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。在此基礎上鞏固、加深和擴大51系列單片機應用的知識面，提高綜合及靈活

3、運用所學知識解決工業控制的能力。學會查閱書籍，并且要能夠熟練的編寫程序、仿真、會畫流程圖、原理圖及PCB圖。對課題設計方案的分析、選擇、比較，熟悉用51單片機做系統開發、研制的過程，軟硬設計的方法、內容及步驟。工作進度要求2011.12.12011.12.28 撰寫開題報告 2011.12.292011.12.31 擬定論文提綱2012.1.12012.2.28 撰寫論文初稿2012.3.12012.4.31 論文修改2012.5.12012.5.14 論文定稿指導教師簽名： 年 月 日二、畢業論文（設計）開題報告課題研究目的所謂智能充電器是指能根據用戶的需要自主選擇充電方式，并且在充電過程中

4、能對被充電電池進行保護從而防止過電壓、電流和溫度過高的一種智能化充電器。智能充電器也能對鎳鎘電池（Nicd）、鎳氫電池（NiMH）和鋰離子電池進行充電，并對充電電池具有自動檢測能力。廣泛應用于各種通信設備、儀器儀表、電氣測量裝置中。隨著移動電話用戶數量的不斷增長，移動電話電池和電池充電器的需求也將會有較大的增加，于是對高性能、小尺寸、重量輕的智能電池充電器的需求也越來越大。因此，研究智能充電器的設計及推廣其應用，有著非?，F實的意義。在對智能充電器的設計的基礎上鞏固、加深和擴大51系列單片機應用的知識面，提高綜合及靈活運用所學知識解決工業控制的能力。學會查閱書籍，并且要能夠熟練的編寫程序、仿真、

5、會畫流程圖、原理圖及PCB圖。對課題設計方案的分析、選擇、比較，熟悉用51單片機做系統開發、研制的過程，軟硬設計的方法、內容及步驟。課題研究計劃根據課題的實際需要和研究現狀，為更好地高效地保證完成論文，擬如下具體安排：第一階段：查閱文獻、資料第二階段：撰寫論文開題報告第三階段：實驗探索第四階段：論文定稿與答辯工作進度2012.1.12012.2.28 學習了解AT89C51單片機和各個器件所實現的功能和本次論文相關的原理，與指導老師就所研究的課題進行詳細的探討后再逐條擬定論文提綱。2012.3.12012.3.31 盡力完成論文課題實物并撰寫論文初稿。2012.4.12012.4.30初稿完成

6、后，根據指導老師意見就細節和內容進行修改論文。2012.5.12012.5.14多次修改后，最終定稿并上交指導老師。本課題研究現狀（需附適量參考文獻）單片機是中央處理器（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）。具有體積小、功能強、可靠性高、價格低廉等一系列優點，不僅已成為工業測控領域普遍采用的智能化控制工具，而且已滲入到人們工作和生活的各個角落，有力的推動了各行業的技術改造和產品的更新換代。單片機的應用領

7、域已從面向工業控制、交通、智能儀表等迅速發展到家用消費產品、辦公自動化、汽車電子、PC 機外圍以及網絡通訊等廣大領域。本設計是單片機在智能充電方面的應用。智能充電器已經成為人們日常生活中必不可少的必需品，廣泛用于個人和家庭，給人們的生活、學習、工作、娛樂帶來極大的方便。要實現智能充電器，需要從下面兩個方面著手。 （1）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。 （2）智能化的實現。在充電器電路中引入單片機的控制。不同類型的電池如鎳鎘電池（Nicd）、鎳氫電池（NiMH）和鋰離子電池具有不同的充電特性和過程。不同的電池應采用不同的充電控制技術。常用的控制技術有：電

8、壓負增量控制、時間控制、溫度控制、最高電壓控制技術等。一：電壓負增量控制目前公認的較先進的控制方法之一。充電時，當測量到電池電壓負增量時就可以確定該電池己經充滿，從而將充電轉變為涓流充電。二：時間控制時間控制預定充電時間，當充電時間達到后，使充電器停止充電或轉為涓流充電，這種方法較安全。三：溫度控制當電池達到充滿狀態時，電池溫度上升較快，測量電池溫度或溫度的變化，從而確定是否對電池停止充電。四：最高電壓控制根據充電電池的最高允許電壓來判斷充電狀態，這種方法靈活性較好。智能充電器運用的是定電壓電子負載的原理：電子負載是利用大功率半導體器件吸收電源提供的電流，轉換成熱能，從而達到模擬負載的電源測試

9、儀器。定電壓（CV）電子負載的工作原理：它將從電源吸收足夠的電流來控制其輸出電壓達到設定值，因而它可以模擬蓄電池的端電壓，可快速、準確地測試智能電池充電器的輸出特性，另外它也可使用于測試電源的限流特性。設計智能充電器時，需要充分以下考慮3種電池的充電特性，針對每一種電池的特性給出不同的充電模式以及相應的算法一：鎳氫/鎳鎘電池充電模式這2種鎳類電池具有相似的充電特性曲線，因而可以用一樣的充電算法。這2種電池的主要充電控制參數為-V和溫度對鎳氫鎳鎘電池由預充電到標準充電轉換的判據為：單節電池電壓水平0.61V；電池溫度-50oC電池飽和充電的判據為：電池電壓跌落或接近零增長 V= 615 mV節；

10、電池最高溫度max50；電池溫度上升率d/dt 1.0min。由于溫度的變化容易受環境影響,因而實際用于判別充電各階段的變量主要為V、max，其中對V的檢測需要有足夠的AD分辨率和較高的電流穩定度-V的測量與A/D分辨率、充電電流的穩定性與電池內阻之間有以下關系:當電池內阻等于50(接近飽和充電)時，充電電流=1200mA，電流漂移等于5%，單節電池的最高充電電壓為1.58V，則此時電流漂移可能引起的電池電壓變化為3 mV。 二：鋰離子電池充電模式 在鋰離子電池充電采樣時，測量到的電壓是電池的在線電壓，一般在線電壓要高于靜態電壓（與內阻有關）在充電器設計中，對鋰離子電池充電各階段轉換判斷的測量

11、參數只有在線電壓，電壓采樣偏差小于 0.05 V三：自適應充電模式智能充電器設置了一種自適應充電模式，在這種模式下，對未知型號的電池或放入某種電池后而未按相應的鍵，則充電器自動轉入自適應充電模式此時充電器將提供一種公共算法對電池進行預充電，并對其進行型號識別判斷，然后轉入相應的充電模式，顯示相應的型號具體做法為：檢測充電電池電壓的變化率，并判斷是否檢測到有V。如果檢測到電池電壓V特別高，且無V，則轉入鋰離子電池充電模式，否則進入鎳類電池充電模式要求充電快速且具有優良的電池保護能力，于是選擇 Maxim 公司的 MAX1898 作為電池充電芯片。MAX1898的工作原理：MAX1898 配合外部

12、 PNP 或 PMOS 晶體管可以組成完整的單節鋰電池充電器。MAX1898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。MAX1898 提供了充電狀態的輸出指示、輸入電源是否與充電器的連接的輸出指示和充電電流指示。MAX1898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。參考文獻1李華.51系列單片機實用接口技術北京航空航天大學出版社，19932徐任貴,廖哲智等.單片機微型計算機應用技術機械工業出版社，20013邱

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