【正文】 料需要在分子結(jié)構(gòu)級去設(shè)計(jì)以容納更多的鋰離子；填充在正負(fù)級之間的電解液，除了保持穩(wěn)定，還需要具有良好導(dǎo)電性，減小電池內(nèi)阻。但是，鋰離子電池在多次充放后容量仍然會下降，其原因是復(fù)雜多樣的。物理上還會出現(xiàn)正極材料逐漸剝落等情況，總之最終降低了電池中可以自由在充放電過程中移動的鋰離子數(shù)目。這也是鋰離子電池為什么通常配有充放電的控制電路的原因。其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、溫度、ID、充電狀態(tài)、放電次數(shù)等數(shù)值。充電控制芯片主要控制電池的充電過程。恒流快充階段，電池電壓逐步升高到電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓，隨后在控制芯片下轉(zhuǎn)入恒壓階段，電壓不再升高以確保不會過充，電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到0，而最終完成充電。而鋰離子電池在多次使用后，放電曲線是會改變的，如果芯片一直沒有機(jī)會再次讀出完整的一個(gè)放電曲線，其計(jì)算出來的電量也就是不準(zhǔn)確的。而鋰離子電池具有較高的能量重量比和能量體積比、無記憶效應(yīng)、可重復(fù)充電多次、使用壽命較長、價(jià)格也越來越低、鋰離子電池的這些特點(diǎn)促進(jìn)了便攜式產(chǎn)品向更小更輕的方向發(fā)展，使得選用單節(jié)鋰離子電池供電的產(chǎn)品也越來越多。鋰離子電池要求的充電方式是恒流恒壓方式，為有效利用電池容量，需將鋰離子電池充電至最大電壓，但是過壓充電會造成電池?fù)p壞，這就要求較高的控制精度。由此可見實(shí)現(xiàn)安全高效的充電控制成為鋰離子電池推廣應(yīng)用的瓶頸。 智能充電器在人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪校潆娖鞯氖褂迷絹碓綇V泛。充電器為人們的外出旅行和出差辦公提供了極大的方便。充電器種類繁多，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。本次設(shè)計(jì)將通過一個(gè)典型實(shí)例介紹5 1單片機(jī)在實(shí)現(xiàn)手機(jī)電池充電器方面的應(yīng)用。 設(shè)計(jì)的功能模塊 該電壓在送給充電控制模塊之前還需經(jīng)過一個(gè)光耦模塊。C51程序：單片機(jī)控制電池充電芯片實(shí)現(xiàn)充電過程的自動化，并根據(jù)充電的狀態(tài)給出有關(guān)的輸出指示。在充電器電路中引入單片機(jī)的控制。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)停止會使電池發(fā)燙，過度的充電會嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。手機(jī)電池的使用壽命和單次使用時(shí)間與充電過程密切相關(guān)。鋰電池對于充電器的要求比較苛刻，需要保護(hù)電路。另外，對于電壓過低的電池需要進(jìn)行預(yù)充，充電器最好帶有熱保護(hù)和時(shí)間保護(hù)，為電池提供附加保護(hù)。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。充電器的智能化可以縮短充電的時(shí)間，同時(shí)能夠維護(hù)電池，延長電池使用壽命。在選擇具體的電池充電芯片時(shí)，需要參考以下標(biāo)準(zhǔn)。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。電池?cái)?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(shí)間。充電方式：是快充、慢充還是可控充電過程。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。％，提高了電池性能并延長了電池使用壽命。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的關(guān)鍵特性如下。簡單、安全的線性充電方式。使用低成本的PNP或PMOS調(diào)整元件。輸入電壓：～12V。內(nèi)置檢流電阻。177。 MAXl 898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(shí)器、溫度檢測器和主控制器。當(dāng)檢測到輸入電流大于設(shè)定的門限電流時(shí)，通過降低充電電流從而控制輸入電流。 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(jìn)行安全有效的快充，其最大特點(diǎn)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(shí)現(xiàn)預(yù)充電，具有過壓保護(hù)和溫度保護(hù)功能，最長充電時(shí)問的限制可為鋰電池提供二次保護(hù)。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(shí)間超出片上預(yù)置的充電時(shí)間。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(shí)進(jìn)入脈沖充電方式，P型場效應(yīng)管打開的時(shí)問會越來越短。 (1)～12v。(2)通過外接的場效應(yīng)管提供鋰電池的充電接口。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。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。當(dāng)充電電源和電池在正常的工作溫度范圍內(nèi)時(shí)，插入電池將啟動一次充電過程。MAXl898能夠自動檢測充電電源，沒有電源時(shí)自動關(guān)斷以減少電池的漏電。充電結(jié)束時(shí)，LED指示燈將會呈現(xiàn)周期性的閃爍，具體的閃爍含義如表1所示。 主要器件本設(shè)計(jì)的核心器件是MAXl898。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LED；EN／OK(3腳)：使能輸入腳／輸入電源“好”輸出指示腳。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。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，將會重新開始一輪充電周期。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)，自動重新啟動功能被禁用；BATT(7腳)：電池傳感輸入腳，接單個(gè)Li+電池的正極。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。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)對光耦模塊的控制，可以及時(shí)關(guān)斷充電電源。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。不使用時(shí)，懸空即可；VCC(8腳)：電源輸入腳。單片機(jī)部分的電路原理圖如下圖4所示。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。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)。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)。 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?？斐淇斐溥^程也稱為恒流充電，此時(shí)充電器以恒定電流對電池充電。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。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號管腳發(fā)送的脈沖電平會由低變高，這將會被單片機(jī)檢測到，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芯片本身會熄滅外接的LED綠燈。當(dāng)充電出錯(cuò)時(shí)，MAXl898芯片本身會控制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。本課題的軟件設(shè)計(jì)較為簡單，其主要功能如下。／CHG輸出為高存在