智能充電器設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)-全文預(yù)覽
【正文】 原理圖及說(shuō)明 圖 單片機(jī)部分的電路原理圖 圖 所示的為充電控制部分的電路原理圖，其核心器件為充電芯片MAXl898， 其充電狀態(tài)輸出引腳 /CHG 經(jīng)過(guò)。 為了降低電源干擾，保持電路的穩(wěn)定，在 LM7805 完成電壓轉(zhuǎn)換，將 +5v 充電電源送給 MAXl898 之前，先經(jīng)過(guò)一次光耦模塊 6N137 的處理，通過(guò)單片機(jī) 對(duì)光耦模塊的控制，可以及時(shí)關(guān)斷充電電源。此引腳懸空或者 CT 引腳接地 (充電時(shí)間設(shè)置功能禁用 )時(shí)，自動(dòng)重新啟動(dòng)功能被禁用； BATT(7 腳 )：電池傳感輸入腳，接單個(gè) Li+電池的正極。通過(guò)串接一個(gè)電阻到地來(lái)設(shè)置最大充電電流； CT(5 腳 )：安全充電時(shí)間設(shè)置引腳。 表 MAX1898 典型充電電路的 LED 指示燈狀態(tài)說(shuō)明 充電狀態(tài) LED 指示燈 電池或充電器沒(méi)有安裝 滅 預(yù)充或快充 亮 充電結(jié)束 滅 充電出錯(cuò) 以 頻率閃爍 12 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 主要器件 本設(shè)計(jì)的核心器件是 MAXl898。平均的脈沖充電電流低于設(shè)置的快充電流的 20％，或者充電時(shí)間超出片上預(yù) 11 置的最大充電時(shí)問(wèn)時(shí)，充電周期結(jié)束。這里的充電時(shí)間指的是快充時(shí)的最大充電時(shí)間，它和定時(shí)電容 CcT 的關(guān)系如下式所示： CcT=tCHG (21) 式中， tCHG 的單位為小時(shí)， CcT 的單位為 Nf。充電結(jié)束時(shí)，指示燈將會(huì)按 12%的周期閃爍， MAX1898 的典型充電電路如下圖 路具體說(shuō)明如下 ： 10 圖 MAX1898的典型充電電路 1) 輸入電壓范圍為 ～ 12v。 MAX1898 的浮動(dòng)方式能夠使電池容量充至最大。輸入電流調(diào)節(jié)器用于限制電源的總輸入電流，包括系統(tǒng)負(fù)載電流與充電電流。 9 10) 檢流監(jiān)視輸出。 6) 可編程充電電流。 3) 輸入電壓： ～ 12V。 MAXl898 提供了充電狀態(tài)的輸出指示、輸入電源是否與充電器連接的輸出指示和充電電流指示。 MAX1898 芯片的特點(diǎn) MAXl898 配合外部 PNP 或 PMOS 晶體管可以組成完整的單節(jié)鋰電池充電器。 2)電池?cái)?shù)目：可充電池的數(shù)目。 圖 充電器的充電電流、電壓曲線 從圖 可以看出：在快充階段 (0～ t1)，充電器以恒定電流 1C 對(duì)蓄電池充電，由單片機(jī)控制快充時(shí)間，避免過(guò)量充電；在慢充階段 (t1～ t2)，單片機(jī)輸出 PWM 控制信號(hào)，控制斬波開(kāi)關(guān)通斷，以恒定電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，此時(shí)充電電流按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)電池電壓上升到規(guī)定值時(shí)，結(jié)束慢充，進(jìn)入涓流充階段；在涓流充階段 (t2～ t3)，單片機(jī)輸出的 PWM 控制信號(hào)，使充電器以約 的充電電流對(duì)蓄電池充電，在這種狀態(tài)下，可長(zhǎng)時(shí)間對(duì)蓄電池充電，從而能最大限度地延長(zhǎng)蓄電池壽命。但對(duì)于大容量的蓄電池，充電時(shí)間就會(huì)拖得很長(zhǎng)，時(shí)效低，造成諸多不便。 以上為目前常用的鉛酸蓄電池充電方式，但這兩種方式存在著一些不足之處。浮充電壓過(guò)低，蓄電池會(huì)充不滿，過(guò)高則會(huì)造 成過(guò)量充電。設(shè)計(jì)比較科學(xué)的充電器往往采用專用充電控制芯片配合單片機(jī)控制的方法。鋰電池對(duì)于充電器的要求比較苛刻，需要保護(hù)電路。由于充電器多采用大電流的快速充電法，在電池充滿后如果不及時(shí)停止會(huì)使電池發(fā)燙，過(guò)度的充電會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。充電器的種類繁多，但從嚴(yán)格意義上講，只有單片機(jī)參與處理和控制的充電器才能稱為智能充電器。 設(shè)計(jì)要求 在人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪?，充電器的使用越?lái)越廣泛。為了獲得最大的充電量而又不損壞電池 ,須使電壓保持在 1%的精度內(nèi)。但鋰離子電池對(duì) 于過(guò)充電和欠充電很敏感。允許的最大涓流隨著電池類型和環(huán)境溫度的不同而不同 ,典型條件下 C/15 較為安全。充電過(guò)程中的損耗隨著充電速率和電池的不同而不同。在初始階段其放電率尤高 (每天放掉 1%)。但鎳鉻電池如果未經(jīng)充分放電又進(jìn)行充電 ,或者長(zhǎng)時(shí)間處于小電流放電狀態(tài) ,就會(huì)產(chǎn)生枝狀晶體 ,引起“記憶效應(yīng)” ,從而導(dǎo)致電池內(nèi)阻變大 ,容量變小 ,縮短了電池壽命。 這 3種極化現(xiàn)象都是隨著充電電流的增大而嚴(yán)重?？傆幸粋€(gè)時(shí)刻，達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡。例如：電池的負(fù)極放電前，電極表面帶有負(fù)電荷，其附近溶液帶有正電荷，兩者處于平衡狀態(tài)。 2） 濃度極化 ： 電流流過(guò)蓄電池時(shí)為維持正常的反應(yīng)，最亮想的情況是電極 i t 3 表面反應(yīng)物及時(shí)得到補(bǔ)充，生成物能及時(shí)離去。 1） 歐姆 極化 ： 充電過(guò)程中，正負(fù)離子向兩極遷移，在離子遷移過(guò)程中不可避免的受到一定的阻力，成為歐姆內(nèi)阻。理想條件是外加電壓等于電池本身的電動(dòng)勢(shì)。 2 圖 最佳充電曲線 由圖 ：初始充電電流很大，但衰減很快。由此可見(jiàn)，充電氣性能的好壞都會(huì)直接影響到蓄電池的使用效果和使用壽命。 首先，目前市面上的充電器有許多的不足和缺陷，由于充電器多采用大電流的快速充電法，在電池充滿后如果不及時(shí)停止會(huì)使電池發(fā)燙，過(guò)度的充電會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。蓄電池作為穩(wěn)定電源和主要的直 流電源，需求廣泛，用量巨大，與我們的社會(huì)生活息息相關(guān)。具有原材料易得、價(jià)格低廉、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，目前約有 95%的市場(chǎng)占有率。因此，為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，我們需要設(shè)計(jì)一種對(duì)于蓄電池的只能充電器。以上兩種情況都會(huì)降低蓄電池的使用壽命。原則上把這條曲線成為最佳充電曲線， 如圖 所示， 從而奠定了智能充電方法的研究方向。可逆過(guò)程就是熱力學(xué)的平衡過(guò)程，為保障電池能夠始終維持在平衡狀態(tài)之下充電，必須盡量使通過(guò)電池的電流小一些。 一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生極化現(xiàn)象有 3 個(gè)方面的原因。隨著充電電流急劇加大，歐姆極化將造成蓄電池在充電過(guò)程
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