智能充電器設(shè)計_畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2024-10-04 13:12 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 制芯片配合單片機控制的方法。專用的充電芯片具備業(yè)界公認(rèn)較好的 △ v 檢測，可以檢測出電池充電飽和時發(fā)出的電壓變化信號，比較精確地結(jié)束充電工作，通過單片機對這些芯片的控制，可以實現(xiàn)充電過程的智能化。 充電方式分析 蓄電池的常規(guī)充電方式有兩種：浮充 (又稱恒壓充電 )和循環(huán)充電。 浮充時要嚴(yán)格掌握充電電壓，如額定電壓為 12V的蓄電池，其充電電壓應(yīng)在～ 之間。浮充電壓過低，蓄電池會充不滿，過高則會造 成過量充電。電壓的調(diào)定，應(yīng)以初期充電電流不超過 (C 為蓄電池的額定容量 )為原則。 循環(huán)充電，其初期充電電流也不宜超過 ，充電的安培小時數(shù)要略大于 7 放電安培小時數(shù)。也可先以 的充電速率恒流充電數(shù)小時，當(dāng)充電安培小時數(shù)達(dá)到放電安培小時數(shù)的 90％時，再改用浮充電壓充電，直至充滿。 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。在充電過程中，電池電壓逐漸增高，充電電流逐漸降低。由于恒壓充電不管電池電壓的實際狀態(tài)，充電電壓總是恒定的，充電電流剛開始比較大，然后按指數(shù)規(guī)律下 降；采用快速充電可能使蓄電池過量充電，易導(dǎo)致電池?fù)p壞。對于循環(huán)充電而言，采用較小電流充電，充電效果較好。但對于大容量的蓄電池，充電時間就會拖得很長，時效低，造成諸多不便。 通過對上述兩種充電方式的分析比較，綜合其優(yōu)點設(shè)計出具有快充和慢充的智能型鉛酸蓄電池充電器。該充電器采用單片機控制，充電過程分為快充、慢充及涓流充三個階段，充電效果更佳。圖 、電壓曲線。 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 對蓄電池充電，由單片機控制快充時間，避免過量充電；在慢充階段 (t1～ t2)，單片機輸出 PWM 控制信號，控制斬波開關(guān)通斷，以恒定電壓對蓄電池進行充電，此時充電電流按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)電池電壓上升到規(guī)定值時，結(jié)束慢充，進入涓流充階段；在涓流充階段 (t2～ t3)，單片機輸出的 PWM 控制信號，使充電器以約 的充電電流對蓄電池充電，在這種狀態(tài)下，可長時間對蓄電池充電，從而能最大限度地延長蓄電池壽命。 I(A)、 U(V) 1C o t(h) 快 t1 充 慢充 t2 涓流充 t3 8 芯片選用及介紹 芯片 選擇 目前市場上存在大量的電池充電芯片，它們可直接用于進行充電器的設(shè)計。在選擇具體的電池充電芯片時，需要參考以下標(biāo)準(zhǔn)。 1)電池類型：不同的電池 (鋰電池、鎳氫電池、鎳鎘電池等 )需選擇不同的充電芯片。 2)電池數(shù)目：可充電池的數(shù)目。 3)電流值：充電電流的大小決定了充電時間。 4)充電方式：是快充、慢充還是可控充電過程。 本設(shè)計 要求充電快速且具有優(yōu)良的電池保護能力，據(jù)此選擇 Maxim 公司的MAXl898 作為電池充電芯片。 MAX1898 芯片的特點 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。 MAX1898提供精確的恒流 /恒壓充電，電池電壓調(diào)節(jié)精度為 177。 ％，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(shè)定，采用內(nèi)部檢流，無須外部檢流電阻。 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。 MAXl898 還具有其他一些功能，包括輸入關(guān)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(yù)充。 MAXl898 的關(guān)鍵特性如下 ： 1) 簡單、安全的線性充電方式。 2) 使用低成本的 PNP 或 PMOS 調(diào)整元件。 3) 輸入電壓： ～ 12V。 4) 內(nèi)置檢流電阻。 5) 177。 ％電壓精度。 6) 可編程充電電流。 7) 輸入電源自動檢測。 8) LED 充電狀態(tài)指示。 9) 可編程安全定時器。 9 10) 檢流監(jiān)視輸出。 11) 可選 /可調(diào)節(jié)自動重啟。 12) 小尺寸 uMAX 封裝。 MAX1898 芯片的充電工作原理 充電芯片 MAXl898 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、溫度檢測器和主控制器。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。當(dāng)檢測到輸入電流大于設(shè)定的門限電流時，通過降低充電電流從而控制輸入電流。因為系統(tǒng)工作時電源電流的變化范圍較大，如果充電器沒有輸入電流檢測功能，則輸入電源必須能夠提供最大負(fù)載電流與最大充電電流之和，這將使電源的成本增高、體積增大，而利用輸入限流功能則能夠降低充電器對直流電源的要求，同時也簡化了輸入電源的設(shè)計。 MAXl898 外接限流型充電電源和 P 溝道場效應(yīng)管，可以對單節(jié)鋰電池進行 安全有效的快充，其最大特點是：在不使用電感的情況下，仍能做到很低的功率耗散，可以實現(xiàn)預(yù)充電，具有過壓保護和溫度保護功能，最長充電時問的限制可為鋰電池提供二次保護。 MAX1898 的浮動方式能夠使電池容量充至最大。 當(dāng)充電電源和電池在正常的工作溫度范圍內(nèi)時，插入電池將啟動一次充電過程；充電結(jié)束的條件是平均的脈沖充電電流達(dá)到快充電流的 1％，或時間超出片上預(yù)置的充電時間。 MAXl898 能夠自動檢測充電電源，沒有電源時自動關(guān)斷以減少電池的漏電。啟動快充后打開外接的 P 型場效應(yīng)管，當(dāng)檢測到電池電壓達(dá)到設(shè)定的門限時 進入脈沖充電方式， P 型場效應(yīng)管打開的時問會越來越短。充電結(jié)束時，指示燈將會按 12%的周期閃爍， MAX1898 的典型充電電路如下圖 路具體說明如下 ： 10 圖 MAX1898的典型充電電路 1) 輸入電壓范圍為 ～ 12v。鋰電池要求的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，一般可采用直流電源外加變壓器。 2) 通過外接的場效應(yīng)管提供鋰電池的充電接口。 3) 通過
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