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
技術領域：
本實用新型涉及充電器技術領域，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：
隨著便攜式電子產品的迅猛發展，電池技術在不斷地更新換代，其中鋰電池以高能量密度、高電池電壓、高循環次數、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。單片機技術及數模轉換電路的出現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。 發明內容為解決現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。為實現上述目的，本實用新型采用如下技術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。電源電路的開關振蕩、穩壓和保護，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光二極管指示充電器的工作狀態；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構簡單，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，電源電路采用開關穩壓電源，體積小，重量輕。90V 265V的交流電經VDl VD4橋式整流，再通過由LI與Cl、C2構成的Ji型濾波器濾波，得到直流高壓。 采用TNY264P微型單片開關電源和P621光電耦合器兩片集成電路做成的開關振蕩、穩壓和保護電路，穩壓性能好，保護功能完善，效率高。穩壓二極管D7的穩壓值為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構成的箝位保護電路，能將功率MOSFET關斷時加在漏極上的尖峰電壓限制在安全范圍內。由電阻R2和電容C5串聯而成的RC吸收電路，并聯在D6的兩端，有抑制D6的開關噪聲的作用。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點，特別是它內部帶有I個8位的A/D轉換器和2個10位的脈寬調制器，大大簡化了系統的結構和電路元器件，系統只用了單片機的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的TL431三端可調分流基準源，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轉換器向單片機輸入溫度采樣值。當電源電壓或環境溫度超出設定范圍時，系統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兩個發光二極管指示燈，連接至單片機I/O 口，與LED串聯的R16、R17為限電流電阻。當電池處于充電狀態時，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。 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控制電路構成，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，發現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提供穩定的靜態工作點，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關斷，停止充電。系統可以根據R22的電流大小，控制三極管的導通狀態，實現恒流控制，同理，根據電池電壓可以實現恒壓控制。充電器的軟件設計主要集中在單片機功能流程的設計上，要確定系統充電階段的轉換、保護機制的開啟和各充電階段的系統流程等。系統軟件設計總體設計思路是充電器接上電源后，系統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，系統必須連續數次檢測各個A/D通道，進行電源電壓、環境溫度等數據的初始化，設定系統初始值。如果電池電壓采樣通道連續3次檢測到電壓大于I. 0V，則認為充電器內已 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據由系統設定，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.根據權利要求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振蕩、穩壓和保護，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光二極管指示充電器的工作狀態；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，其連接關系如附圖所示。電源電路的開關振蕩、穩壓和保護，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光二極管指示充電器的工作狀態；充電控制電路用兩個三極管控制對鋰電池的充電。其積極效果在于結構簡單，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 優先權日2012年3月28日
發明者張新安 申請人:張新安