【文章內(nèi)容簡介】 電池的充電接口。(3)通過外接的電容CcT來設(shè)置充電時(shí)間tCHG。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式中，tCHG的單位為小時(shí)，CcT的單位為nF。大多數(shù)情況下，快充時(shí)最大充電時(shí)問不超過3小時(shí)，因此常取CcT為100nF。(4)在限制電流的模式下，通過外接的電阻RSET來設(shè)置最大充電電流IFSTCHG，關(guān)系如下式所示：1fstchg=1400/Rset式中，RSEI的單位為Q，IFsTCHG的單位為A。當(dāng)充電電源和電池在正常的工作溫度范圍內(nèi)時(shí)，插入電池將啟動(dòng)一次充電過程。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)置的最大充電時(shí)問時(shí)，充電周期結(jié)束。MAXl898能夠自動(dòng)檢測(cè)充電電源，沒有電源時(shí)自動(dòng)關(guān)斷以減少電池的漏電。啟動(dòng)快充后，打開外接的P型場(chǎng)效應(yīng)管，當(dāng)檢測(cè)到電池電壓達(dá)到設(shè)定的門限時(shí)進(jìn)入脈沖充電方式，P型場(chǎng)效應(yīng)管打開的時(shí)JI間會(huì)越來越短。充電結(jié)束時(shí)，LED指示燈將會(huì)呈現(xiàn)周期性的閃爍，具體的閃爍含義如表1所示。表1 MAX1898典型充電電路的LED指示燈狀態(tài)說明 充電狀態(tài)LED指示燈電池或充電器沒有安裝滅預(yù)充或快充亮充電結(jié)束滅充電出錯(cuò)第四章 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)主要圍繞充電芯片MAXl898展開，而單片機(jī)控制部分的電路簡單。 主要器件本設(shè)計(jì)的核心器件是MAXl898。MAXl898可對(duì)所有化學(xué)類型的Li+電池進(jìn)行安全充電，它具有高集成度，在小尺寸內(nèi)集成了更多功能，盡可能多地覆蓋了基本應(yīng)用電路，只需要少數(shù)外部元件。AXl898為10引腳、超薄型的MAX封裝，其引腳分布如圖2所示 圖2 MAX1898引腳分布其引腳功能如下： IN(1腳)：傳感輸入，檢測(cè)輸入的電壓或電流； CHG(2腳)：充電狀態(tài)指示腳，同時(shí)驅(qū)動(dòng)LED；EN／OK(3腳)：使能輸入腳／輸入電源“好”輸出指示腳。EN為輸入腳，可以通過輸入禁止芯片工作；OK為輸出腳，用于指示輸入電源是否與充電器連接；ISET(4腳)：充電電流調(diào)節(jié)引腳。通過串接一個(gè)電阻到地來設(shè)置最大充電電流；CT(5腳)：安全充電時(shí)間設(shè)置引腳。接一個(gè)時(shí)間電容來設(shè)置充電時(shí)間，電容為100nF時(shí)，幾乎為3個(gè)小時(shí)，此引腳直接接地將禁用此功能；RSTRT(6腳)：自動(dòng)重新啟動(dòng)控制引腳。當(dāng)此引腳直接接地時(shí)，如果電池電壓掉至基準(zhǔn)電壓閾值以下200mV，將會(huì)重新開始一輪充電周期。此引腳通過電阻接地時(shí)，可以降低它的電壓閾值。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。此引腳需旁接一個(gè)大電解電容到地；GND(8腳)：接地端；DRV(9腳)：外部晶體管驅(qū)動(dòng)器，接晶體管的基極；CS(10腳)：電流傳感輸入，接晶體管的發(fā)射極。本設(shè)計(jì)的單片機(jī)芯片選用Atmel公司的AT89C52，它完全可以滿足要求。另外，由于充電器外部為+12V供電，因此需要通過電壓轉(zhuǎn)換芯片將+12V電壓轉(zhuǎn)換為+5V電壓，這里選用三端電壓轉(zhuǎn)換芯片LM7805來完成此功能。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)過一次光耦模塊6N137的處理，通過單片機(jī)對(duì)光耦模塊的控制，可以及時(shí)關(guān)斷充電電源。6N137的引腳分布如圖3所示。圖3 6N137引腳分布圖其引腳功能如下NC(1腳、4腳)：懸空；+(2腳)、(3腳)：發(fā)光二極管的正、負(fù)極；GND(5腳)：接地端；OUTPUT(6腳)：輸出腳；EN(7腳)：使能腳。為低時(shí)，無論有無輸入，輸出都為高。不使用時(shí)，懸空即可；VCC(8腳)：電源輸入腳。硬件電路由單片機(jī)電路、電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離電路、充電控制電路3部分組成。單片機(jī)部分的電路原理圖如下圖4所示。圖4單片機(jī)部分原理圖圖中，u1為單片機(jī)AT89C52，工作在11．0592MHz時(shí)鐘；u2為蜂鳴器，蜂鳴器由單片機(jī)的P2．1腳控制發(fā)出報(bào)警聲提示；單片機(jī)的P2．O腳輸出控制光耦器件，在需要的時(shí)候可以及時(shí)關(guān)斷充電電源；單片機(jī)的外部中斷O由充電芯片MAXl898的充電狀態(tài)輸出信號(hào)／CHG經(jīng)過反相后觸發(fā)。下圖5所示的為電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離部分電路的原理圖。 圖5 電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離部分電路的原理圖U3為輸出+5V的電壓轉(zhuǎn)換芯片M7805，它將12V的輸入電壓轉(zhuǎn)換為固定的5v輸出；u4為光耦隔離芯片6N137，其輸入為LM7805產(chǎn)生的5V電壓，輸出為經(jīng)過隔離的5V電壓，U4的2腳和單片機(jī)的P2．0相連，由單片機(jī)控制適時(shí)地關(guān)閉充電電源。圖6所示的為充電控制部分的電路原理圖， 圖6 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。74LS04反相后與單片機(jī)INT0相連，觸發(fā)外部中斷。LED_R為紅色發(fā)光二極管，紅燈表示電源接通；LED—G為綠色發(fā)光二極管，綠燈表示處于充電狀態(tài)。Q1為P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管，由MAxl898提供驅(qū)動(dòng)。圖中，R4為設(shè)置充電電流的電阻，設(shè)置最大充電電流為500mA，C11為設(shè)置充電 時(shí)間的電容，容值為100nf，設(shè)置最大充電時(shí)間為3小時(shí)。在MAXl898和外部單片機(jī)的共同作用下，實(shí)現(xiàn)了如下的充電過程。 預(yù)充在安裝好電池之后，接通輸入直流電源，當(dāng)充電器檢測(cè)到電池時(shí)將定時(shí)器復(fù)位，從而進(jìn)入預(yù)充過程，在此期間充電器以快充電流的10％給電池充電，使電池電壓、溫度恢復(fù)到正常狀態(tài)。預(yù)充時(shí)間由外接電容CcT確定(100nF時(shí)為45分鐘)，且電池溫度正常，則充電進(jìn)入快充過程；如果超過預(yù)充時(shí)間后，則認(rèn)為電池不可充電，充電器顯示電池故障，LED指示燈閃爍。 快充快充過程也稱為恒流充電，此時(shí)充電器以恒定電流對(duì)電池充電。恒流充電時(shí)，電池電壓緩慢上升，一旦電池電壓達(dá)到所設(shè)定的終止電壓，恒流充電終止，充電電流快速遞減，充電進(jìn)入滿充過程。滿充在滿充過程中，充電電流逐漸衰減，直到充電速率降到設(shè)置值以下，或滿充時(shí)間超時(shí)，轉(zhuǎn)入頂端截止充電。頂端截止充電時(shí)，充電器以極小的充電電流為電池補(bǔ)充能量。由于充電器在檢測(cè)電池電壓是否達(dá)到終止電壓時(shí)有充電電流通過電池內(nèi)阻，盡管在滿充和頂端截止充電過程中充電電流逐漸下降，減小了電池內(nèi)阻和其他串聯(lián)電阻對(duì)電池端電壓的影響，但串聯(lián)在充電回路中的電阻形成的壓降仍然對(duì)電池終止電壓的檢測(cè)有影響。一般情況下，滿充和頂端截止充電可以延長電池5％～10％的使用時(shí)間。斷電當(dāng)電池充滿后，MAXl898芯片的2號(hào)管腳發(fā)送的脈沖電平會(huì)由低變高，這將會(huì)被單片機(jī)檢測(cè)到，引起單片機(jī)的中斷，在中斷中，如果判斷出充電完畢，切斷LM7805向MAXl898的供電，從而保證芯片和電池的安全，同時(shí)也減小功耗。報(bào)警當(dāng)電池充滿后，MAXl898芯片本身會(huì)熄滅外接的LED綠燈。但是，為了安全起見，單片機(jī)在檢測(cè)到充滿狀態(tài)的脈沖后，不僅會(huì)自動(dòng)切斷MAXl898芯片的供電，而且會(huì)通過蜂鳴器報(bào)警，提醒用戶及時(shí)取出電池。當(dāng)充電出錯(cuò)時(shí)，MAXl898芯片本身會(huì)控制LED綠燈以1．5Hz左右的頻率閃爍，此時(shí)不要切斷芯片的供電，要讓用戶一直看到此提示。第五章 軟件設(shè)計(jì)充電器的充電過程主要由MAXl898控制，而單片機(jī)芯片主要是對(duì)電池起保護(hù)作用。本課題的軟件設(shè)計(jì)較為簡單，其主要功能如下。當(dāng)MAXl898完成充電時(shí)，其／CHG引腳會(huì)產(chǎn)生由低到高的跳變，該跳變引起單片機(jī)的INTO中斷。／CHG輸出為高存在3種情