畢業(yè)設(shè)計-基于max1898智能充電器的設(shè)計-文庫吧
2024-11-11 19:41 本頁面
【正文】 terface） 等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu) ； ? 單片機的系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易 構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 所以本設(shè)計選用美國 Intel 公司推出的 MCS51 系列單片微控制處理器（簡稱 51 單片機）作為控制芯片。其中 AT89S51 具有很強的代表性。 電池充電芯片的選擇方案 目前市場上存在大量的電池充電芯片，它們可直接用于充電器的設(shè)計。在選擇具體的充電芯片時，有以下參考標準： 樂山師范學(xué)院 2021 級畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 ? 電池類型：不同的電池（鋰電池、鎳氫電池、鎳鎘電池）需選擇不同的充電芯片； ? 電池數(shù)目：可充電池的數(shù)目； ? 電流值：充電電流的大小決定了充電時間； ? 充電方式：是快充、慢充還是可控充電過程。 本設(shè)計主要利用 51單片 機實現(xiàn)手機單節(jié)鋰離子（ Li+）電池智能充電器，要求充電快速且具有優(yōu)良的電池保護能力。通過查閱相關(guān)資料，目前市場上常見的智能充電主要包括： MAX189 MAX175 SMC401。不同的芯片在控制充電過程中能力各不相同，其價格也迥異，控制電路更是錯蹤復(fù)雜，所以進行了以下對比論證。 1. 智能鋰電池充電控制芯片 SMC401 SM401主要用于手機鋰電池的充電器，也可以用于其他鋰離子或鋰聚合物電池的充電控制場合。 內(nèi)嵌 8位 MCU，提供全程的智能檢測和智能控制 ， 根據(jù)鋰電池充電曲線在不同階段進行精確恒流或恒壓充電，具有 電池放置檢測、智能過流保護、過放電涓流預(yù)充、溫度檢測及保護、三色 LED 狀態(tài)指示等功能。 采用本芯片設(shè)計的充電器能夠充分貼合鋰電池的充電曲線在不同階段進行精確恒流或恒壓充電，并能對過放電的鋰電池進行補償充電和電氣性能修護，從而提高鋰電池的充電飽和度，延長鋰電池使用壽命。此外，芯片還能通過補償鋰電池內(nèi)阻的方式縮短充電時間。 SMC401 的充電分為三個階段：預(yù)充、恒流充電及恒壓充電。 （ 1）預(yù)充階段。在安裝好電池并加上電源后， SMC401 首先檢查電池溫度是否在設(shè)定范圍，若不正常則進入溫度故障模式，否則檢測電池 電壓 VBAT，當電池電壓 VBAT 低于低壓門限 VLOW 時， SMC401 以恒流 10％的電流對電池預(yù)充電。 （ 2）恒流充電階段。在完成對電池預(yù)充或電池電壓 VBAT 高于 VLOW 并低于 VMAX 時， SMC401 進入恒流充電狀態(tài)，此時通過外部的感測電阻上的壓降監(jiān)控充電電流。 （ 3）恒壓充電階段。當電池電壓 VBAT 達到 VMAX 時進入恒壓充電狀態(tài)。樂山師范學(xué)院 2021 級畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 在整個工作溫度和工作電壓范圍內(nèi)，恒壓精度高于 177。1%。當充電電流達到終止門限 ILOW 時停止充電，當電池電壓低于重新充電門限電壓 VMAX 時自動開始重新恒壓充電。 2. 智能鋰電池充電控制芯片 MAX1898 Max1898的內(nèi)部電路包括輸入電流調(diào)節(jié)器 、電壓檢測器、充電電流檢測器、定時器、溫度檢測器和主控器，輸入電流調(diào)節(jié)器用于限制總輸入電流，包括系統(tǒng)負載電流與充電電流，但檢測到輸入電路大于設(shè)定的門限電流時，通過降低充電電流從而控制輸入電流， Max1898外接限流型充電電源和 PNP功率三級管，可對單節(jié)鋰電進行有效的快充，它通過外接電容設(shè)定充電時間，通過外接電阻設(shè)置最大充電電流 。 MAX1898 uMAX封裝和典型應(yīng)用電路： 圖 MAX1898 uMAX封裝 圖 MAX1898典型應(yīng)用電路 定時電容 C和充電時間 Tchg的關(guān)系式滿足： C=Tchg 樂山師范學(xué)院 2021 級畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 最大充電電流 Imax 和限流電阻 Rset 的關(guān)系式滿足： Imax＝ 1400/Rset 輸入電壓范圍為 。鋰電池要求充電方式是恒流恒 壓方式，電源的輸入需要采用恒流恒壓源，一般采用直流電源 外加變壓器。 (1) 通過外接的場效應(yīng)管提供鋰電池的充電接口。 (2) 通過外接電容 CT設(shè)置快充時最大的充電時間 Tchg,它和定時電容 CT的關(guān)系：CT=*Tchg 式中： Tchg 單位為小時， CT 單位為 nF，一般情況下快充時間不超過 3 小時，因此CT 一般為 100nF。 (3) 在限制電流的模式下，通過外接電阻 RSET 來設(shè)置最大充電電流 IFST,關(guān)系如下所示： IFST =1400 / RSET 式中： RSET 單位為歐姆， IFST 單位為安培。 2. 智能鋰電池充電控制芯片 MAX1758 Max1758 同 MAX1898 一樣也 是 Maxim 公司生產(chǎn)的鋰離子電池充電芯片，可實現(xiàn)智能充電，自動檢測調(diào)節(jié)電流、電壓、溫度等參數(shù)，為鋰電池提供了一種新的安全、高效的設(shè)計方案。其性能和 MAX1898 如 出一則，只是 MAX1758 常用于筆記本和一些高檔儀器的電源管理芯片 ，外圍電路比較復(fù)雜 。 MAX1758 封裝圖 ： 圖 MAX1578 封裝 SMC401 是一款更高級的充電控制芯片，它集成了 8 位 MCU 控制芯片，使用更加方便簡潔，外設(shè)電路簡單，是商家比較推崇的充電控制芯片，但基于此次設(shè)計需要用到單片機作為控制芯片，所以此種方案不作考慮，但其制作原理值得樂山師范學(xué)院 2021 級畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 借鑒。 Maxim 公司生產(chǎn)的鋰離子電池充電芯片 MAX1898 和 MAX1758 都可以作為智能充電器的充電芯片，但 MAX1898 的外圍電路也更加簡單，易于焊接 ，也更適合初學(xué)者的學(xué)習(xí)研究。 綜上所述，選擇 MAX1898 作為充電芯片， AT89S51 作為充電控制芯片，共同完成鋰電池智能充電器的研究。系統(tǒng)流程圖如下： 圖 系統(tǒng)方框圖 加載電源， MAX1898 自動檢測電池電壓，判斷電池是否為“滿”狀態(tài)，如果“是”則將此狀態(tài)傳遞給單片機，觸發(fā)信號拉低， TLP5621 發(fā)出低電平信號， MAX1898“ EN”腳電平被拉低，充電停止，蜂鳴器報警。充電過程中，若電池充滿， MAX1898 發(fā)出“滿”信號傳遞給單片機，單片機同樣拉低觸發(fā)信號， TLP5621 發(fā)出低電平信號， MAX1898“ EN”拉低，充電停止，同時發(fā)出報警信號。 3 主要芯片介紹 MCS51 系列單片機簡介 MCS51 系列單片機功能概述 AT89S51 和
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