智能充电器制作

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1、用Atmega8单片机自制智能型液晶显示充电器(527DZ作品)2011-01-1314:31一、概述： 　　 移动通讯、消费类数码产品、笔记本电脑、便携仪器等便携设备市场的不断扩张，使得我们对电池的性能和工作寿命的要求不断地提高。从20世纪60年代的商用镍镉和密封铅酸电池到近几年的镍氢和锂离子技术，可充电电池容量和性能得到了飞速的发展。  　　但充电电池的使用离不开对其补充能量的充电器，而且充电器的好坏将会直接影响到电池的充电性能和使用寿命。 　　本文详细介绍了镍镉、镍氢、锂电池这三种最为常用的充电电池的特点，同时介绍本站设

2、计的智能型充电器的电路原理。 二、各种充电电池特性： 　　目前各种电器使用的充电电池主要有镍镉电池（NiCd）、镍氢电池（NiMH）、锂电池（Lilon）和密封铅酸电池（SLA）四种类型。 1．各种充电电池的优缺点 　　NiCd电池是前几年使用最为普遍的充电电池。它的优点主要是价格便宜，缺点是其自放电率较高，存在记忆效应，且镍镉电池会对环境产生污染，因此也将逐渐地退出市场。通常NiCd电池可以充放电1000次左右。 　　近两年来，重量更轻容量更大的NiMH电池得到了更为普遍的使用。在手机、数码相机、数码摄像机等便携式设备中都能

3、见到NiMH电池的身影。镍氢电池的容量比镍镉电池高1.5－2倍，且具有不污染环境、价格便宜、性能好等优点。NiMH电池的自放电率大概为20％左右 　　同其他充电电池相比较，锂电池具有最高的能量/重量、能量/体积比、无记忆效应等优点。但是锂电池成本高而且充电器要求也是最高的。如果对锂电池充电不当的话，很容易损坏电池，甚至产生电池爆炸。 2．影响充电电池使用寿命的因素 　　影响镍氢、镍镉电池使用寿命的主要因素是过充电和充电时电池温度过高（通常要求电池温度保持在45度以下进行充电）。另外，由于镍镉电池具有记忆效应，因此，如果在镍镉电

4、池存储的电量没有完全放完的情况下充电的话，也会影响电池的使用寿命。 而影响锂电池使用寿命的主要因素有以下几点： 　　过放电：锂电池放电过程中，锂离子不断地从电池负极移动到电池正极，但是不能使锂离子完全地移动，必须保留一部分锂离子在电池负极中。否则电池寿命就会大大地缩短。为保证电池放电结束后电池中还保留部分锂离子，就要求电池在使用中不能过放电。通常锂电池单体的终止放电压为3.0，不要低于2.7V。 　　充电温度：通常要求锂电池在充电过程中温度不能超过50度，否则会影响电池使用寿命。 　　最高充电电压：锂电池的最高电压为4.2V，

5、否则会使正极的锂离子移动太多，从而大大缩短电池的使用寿命。 三、智能型充电器的设计要求 　　几乎是所有用户都希望充电器的充电速度越快越好。因此，充电器能够提供的充电速率就是充电器设计的一个重要指标，但是要提高这个指标的前提是充电器必须能够在快速充电阶段能够准确的判断电池的状态。快速充电器的一个本质特征就是在过度充电之前自动降低充电速率。同时充电速率最好也不要超过电池生产商的建议值，通常不要超过2C的充电速率。 　　如果充电器做不到这一点的话，那么我觉得只能设计和使用合适的小电流涓流充电器。 　　因此，一个安全可靠的充电器就需要

6、能够在电池的充电过程中能够严格的控制电池的充电电流、电压、温度等物理参数。因此，智能型充电器通常应该包括恒流/恒压控制环路、电池电压监测电路、电池温度监测电路等基本单元。智能充电器的基本硬件方框图如下图所示： 四、ＣＰＵ电路： 　　本充电器设计采用ATMEL公司2002年推出的一款AVR高档单片机Atmega8。其内部集成了大容量的存储器，提供了PWM脉宽调制脉冲产生器、多路AD转换器、实时时钟电路、串行接口等硬件接口。非常适合用作智能型充电器的MCU控制单元。Atmega8有DIP28和TQFP/MLF32三种封装类型。我们

7、选择了DIP28封装，如下图所示： MCU控制单元电路如下图所示： MCU系统时钟和实时时钟的选择： 　　Atmega8具有5种类型的系统时钟源，即外部晶振、外部低频晶振、外部RC振荡、内部RC振荡及外部时钟。由于充电器在充电过程中需要计算充电时间，因此智能充电器的设计中必须包括实时时钟源。根据Atmega8的时钟源特点，本充电器的MCU系统时钟选择使用可校准的内部RC振荡器产生8M时钟，外接32.768KHz的晶振做为实时时钟的时钟源。 PWM脉宽调制波产生器： 　　Atmega8具有3个定时/计数器，可以实现定时/计数功能

8、外，还具有任意小于16位相位和频率可调的PWM脉宽调制输出功能。本充电器使用T/C1产生PWM，为了获得较高的PWM脉冲频率，T/C1的工作模式选择快速模式。PWM脉冲从PB1（15脚）输出。 AD转换器： 　　DIP28封装形式的Atmega8具有4个10位精度和2个8位精