【正文】 述 充電器是特為化學(xué)電池設(shè)計(jì)的理想產(chǎn)品，它們使電池的三項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)化，即容量、壽命和安全性。 但同其優(yōu)點(diǎn)相比，這些缺點(diǎn)不應(yīng)成為主要問題，特別是用于一些高 科技，高附加值的產(chǎn)品中。 （ 5）放電速率較大時(shí)，容量下降較大。 （ 4）工作電壓變化較大：電池放電到額定容量的 80%時(shí)，鎳鎘電池的電壓變化很小 (約 20%)，鋰離子電池的電壓變化很大（約 40%）。 （ 3）內(nèi)部阻抗高：因?yàn)殇囯x子電 池的電解液為有機(jī)溶液，其電導(dǎo)率比鎳鎘電池、鎳氫電池的水溶液電解液小得多。 （ 2）無法急速充電：鋰離子電池不能像鎳鎘電池那樣，用 15 分鐘急速充足電。綜合性能優(yōu)于鉛酸、鎳鎘、鎳氫和金屬鋰電池，被稱為性能最好的電池，盡管鋰離子電池具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但還是存在有如下的缺點(diǎn)。高溫放電性能優(yōu)于其它各類電池。目前，鋰離子電池的壽命可達(dá) 1000 次以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于各類電池。在特定情況下可在短時(shí)間內(nèi)充足基于 AVR 單片機(jī)的鋰電池組充電電路設(shè)計(jì) 第 2 頁（共 29 頁） 電，而且安全性能大大提高。 4. 可快速充放電， 1次充電時(shí)容量可達(dá)標(biāo)稱容量的 80%以上。對于要求較高供電電壓的電子設(shè)備，電池組所需串聯(lián)電池?cái)?shù)也可大大減少。 h/kg，而且還在不斷提高。 總的來說，鋰離子電池具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 能量密度高，其體積能量密度和質(zhì)量能量密度分別可達(dá) 360W鎳氫電池雖無環(huán)保問題，但是能量密度低，高溫特性差及少許記憶效應(yīng)等缺點(diǎn)，在 3C 產(chǎn)品應(yīng)用上，已經(jīng)逐漸被鋰離子電池所取代。使電子產(chǎn)品具有攜帶更方便，使用時(shí)間長等特點(diǎn)。 charge. 前言 第 1 頁（共 29 頁） 基于 AVR 單片機(jī)的鋰電池組充電電路設(shè) 計(jì) 1 前言 課題 研究背景 近年來，各種攜帶式的電子產(chǎn)品成為市場上的熱門，如手機(jī)、數(shù)位相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（ PDA）、筆記型電腦等 3C (Computer, Communication,Consumer Electronics)等等產(chǎn)品均朝向無線化、可攜帶化方向發(fā)展，對于產(chǎn)品的各項(xiàng)高性能元件也往「輕、薄、短、小」的目標(biāo)邁進(jìn)，因此對于體積小、重量輕、能量密度高的二次電池需求相當(dāng)迫切。 XIV AVR Microcontroller Based Circuit Design of Lithium Battery Pack Student: Zhang Chuguang Physical Science and Technology Institute Instructor: Li Taiquan Physical Science and Technology Institute [Abstract] With the development of portable electronic devices, its battery performance, size, quality requirements are increasing. lithiumion batteries for its high energy density, high battery voltage, high number of cycles, small size, light weight and other characteristics e to the fore,and it Replace the traditional nickelchromium and nickelmetal hydride batteries, it bees the market mainstream quickly. The design of a microcontroller as the core of the system by the light circuit, power supply voltage and temperature monitoring circuitry, precision reference voltage generating circuit and switch control circuit. Realized the battery charging, LED instruction exception handling and other protection mechanisms and the basic functions required for the charger. In this paper, the parameter characteristics of lithiumion battery, charging method of charging principles and a detailed description and made a charger and system architecture design. The circuit has a safe and fast charge function, can be widely used in indoor and outdoor single lithiumion battery charging, such as mobile phones, digital products batteries. [Key Words] lithiumion battery。該電路具有安全快速充電功能，可以廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外單節(jié)鋰離子電池的充電，如手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品電池等。實(shí)現(xiàn)了電池充電、 LED 指示、保護(hù)機(jī)制及異常處理等充電器所需要的基本功能。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識的情況，解決實(shí)際問題的能力，畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識的情況，解決實(shí)際問題的能力，畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。 3 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板及相關(guān)器件 由學(xué)院提供 。 VIII 圖 3 降壓轉(zhuǎn)換器原理圖 六、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所必須具備的工作條件及解決的辦法 1 文獻(xiàn)調(diào)研 查閱近二十年來國內(nèi)外有關(guān)的文獻(xiàn)，其 中國內(nèi)文獻(xiàn)學(xué)校圖書館和中國期刊網(wǎng)能滿足需要，大部分文獻(xiàn)由指導(dǎo)老師提供；國外文獻(xiàn)全部由指導(dǎo)老師提供。 圖 2 充電 硬件 示意圖 降壓轉(zhuǎn)化器 降壓轉(zhuǎn)換器實(shí)際上是使用一個(gè)電感器和 /或變壓器（如果隔離是理想） 的開關(guān)穩(wěn)壓器，作為儲能元件從輸入端以離散的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)移能量到輸出 端。 VII 圖 1 鋰電池充電示意圖 路實(shí)現(xiàn) 利用單片機(jī)系統(tǒng) , 我們就可以構(gòu)造出一個(gè)智能化的鋰離子電池智能管理系統(tǒng)。 由上可知，充電器 實(shí)際上是一個(gè)精密電源，其電流電壓都被限制在所要求的范圍之內(nèi)。 在恒流階段，充電器先給電池提供大的恒定電流，同 時(shí)電池電壓上升，當(dāng)電池電壓達(dá)到飽和電壓時(shí)，則轉(zhuǎn)入恒壓充電，充電電壓波動(dòng)應(yīng)控制在 50mV 以內(nèi)，同時(shí)充電電流降低，當(dāng) 電流逐漸減小到規(guī)定的值時(shí)，可結(jié)束充電過程 。鋰電池的充電電流通常應(yīng)限制在 1C （ C 為鋰電池的容量）以下， 單體充電電壓一般為 ，否則可能由于電壓過高會(huì)造成鋰電 池永久性損壞 。 五、主要研究內(nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思 鋰電池充電需要控制它的充電電壓，限制其充電電流 。 除此以外，許 多公司還推出了使用范圍更為廣泛的智能充電 IC。以凌特公司最新推出的充電控制 IC LTC1734 為例，該產(chǎn)品增加了一個(gè)多用途的 PROG 管腳。事實(shí)上，絕 大部分下一代移動(dòng)設(shè)備都已經(jīng)將充電 IC 內(nèi)置在設(shè)備之中。這種設(shè)計(jì)的好處在于不僅 VI 便于制造商控制其設(shè)備的充電質(zhì)量，而且可以減少便攜設(shè)備中微控制器和 I/O 接口的使用。而為了適應(yīng)目前移動(dòng)設(shè)備體積越來越小的趨勢，半導(dǎo)體制造商們開始將越來越多的保護(hù)功能集成到充電 IC 中。據(jù)調(diào)查，目前市場上新推出的鋰離子電池充電 IC 大部分都已經(jīng)達(dá)到了 1%的恒壓控制精度。 三、閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱 [1]張 洪為 .便攜式產(chǎn)品的“心臟”及其護(hù)理 [J].POWER,2020(4) [2]劉云鵬 ,鄭冰 .鋰離子電池充電器智能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J]. 微計(jì)算機(jī)信息 (嵌 入式與 SOC),2020(82) V [3]侯宇 ,王肖 .鋰離子電池充電供電保護(hù)電路的設(shè)計(jì) [J]. 光電技術(shù)應(yīng)用 2020,24(3) [4]馬潮，詹衛(wèi)前，耿德根 .Atmega8 原理及應(yīng)用手冊 [M].清華大學(xué)出版社 2020. 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