一、前言
随着手机的在日常生活中的普及使用,手机电池的充电器的使用也越来越广泛,一部好的充电器不打能在短时间内将电量充足,而且对电池起到一定的维护作用,可以修复由于电池的记忆效应引起的电池活性衰退现象,同时避免由电池发热引起的不安全因素.本文就介绍一种基MAX1898的有单片机控制的智能充电器的设计充电器.
二、充电芯片工作原理
充电芯片Max1898的内部电路包括输入电流调节器、电压检测器、充电电流检测器、定时器、温度检测器和主控器.输入电流调节器用于限制总输入电流,包括系统负载电流与充电电流.但检测到输入电路大于设定的门限电流时,通过降低充电电流从而控制输入电流.Max1898外接限流型充电电源和PNP功率三级管,可对单节锂电进行有效的快充.它通过外接电容设定充电时间,通过外接电阻设置最大充电电流.
定时电容C和充电时间Tchg的关系式满足: C=34.33 x Tchg
最大充电电流Imax和限流电阻Rset的关系式满足: Imax=
三、充电器硬件设计
1.硬件电路：
主要由单片机电路、电压转化电路、充电控制电路几部分组成(如图1).其中单片机89C51为智能控制中心,工作频率为11.0592MHz,其可通过外部中断int0口响应充电芯片Max1898输出的充电状态,并通过P2.0口输出控制信号控制隔离光耦6N137,随时启动或关断充电电源.充电电路的核心部件是Max1898,它是一种能够快速充电且有优良的电池保护芯片,它输入电压:4.5V～12V,内置检流电阻,电压精度可达±0.5%,对于输入电源可自动检测,可编程定时充电和充电电流,同时具备充电状态指示核检测.它能够在不使用电感的情况下,做到低功率耗散,实现预充电,具有过压保护和温度保护和超时保护功能.充电过程如下:
● 预充
在安装好电池之后,接通输入直流电源,当充电其检测到电池时将定时器复位,从而进入预充过程,在此期间充电器以快充电流的10%给电池充电,使电压、温度恢复到正常状体.预充电时间由外接电容C9确定,如果在预充时间内电池电压达到2.5V,且电池温度正常,则进入快充过程;如果超过预充时间后,电池电压低于2.5V,则认为电池不可充电,充电器显示电池故障,由单片机发出故障指令,LED指示灯闪烁.
● 快充
快充就是以恒定电流对电池充电,恒流充电时,电池的电压缓慢上升,一旦电池电压达到所设定的终止电压时 ,恒流充电终止,充电电流快速递减,充电进入满充过程.
● 满充
在满充过程中,充电电流逐渐递减,直到充电速率降到设置值以下,或满充超时时,转入顶端截止充电.顶端截止充电时,充电器以极小的充电电流为电池补充能量.由于充电器在检测电池电压是否达到终止电压时 有充电电流通过电池电阻,尽管在满充和顶端截至充电过程中充电电流逐渐下降,减小了电池内阻和其它串联电阻对电池端电压的影响,但串联在充电回路中的电阻形成的压降仍然对电池终止电压的检测有影响.一般情况下,满充和顶端截止充电可以延长电池5%～10%的使用时间.
● 断电
当电池充满后,Max1898芯片的2脚/Chg发送的脉冲电平会由低变高,这将会被单片机检测到,引起单片机的中断,在中断中,如果判断出充电完毕,则单片机将通过P2.0 口控制光耦切断L7805向Max1898供电,从而保证芯片和电池的安全,同时也减小功耗.
● 报警
当电池充满后,Max1898芯片本身会熄灭LED显示.但是,为了安全起见,单片机在检测到充满状态的脉冲后,不会马上自动切断Max1898的供电,而且会通过蜂鸣器报警,提醒用户及时取出电池.当电池出错时,Max1898本身会控制LED以低频率闪烁,提示用户.
2.软件流程设计:
单片机控制智能充电器工作流程如图2:
图2充电器的充电过程主要由单片机通过Max1898控制,当其完成充电时,其/Chg引脚产生由低到高的跳变,该跳变引起INT0中断.由于产生跳变的信号有可能存在充电出错的原因,所以控制程序在排除充电出错的情况之后,则可通过控制光耦切断输入电源,并产生充电完毕报警.
四、总结
基于Max1898设计的智能充电器能够很好完成单节锂电池充电任务,并且有效地防护充电过程中可能发生的发热过流现象,对于保护电池延长电池使用寿命有十分重要的意义.
随着手机的在日常生活中的普及使用,手机电池的充电器的使用也越来越广泛,一部好的充电器不打能在短时间内将电量充足,而且对电池起到一定的维护作用,可以修复由于电池的记忆效应引起的电池活性衰退现象,同时避免由电池发热引起的不安全因素.本文就介绍一种基MAX1898的有单片机控制的智能充电器的设计充电器.
二、充电芯片工作原理
充电芯片Max1898的内部电路包括输入电流调节器、电压检测器、充电电流检测器、定时器、温度检测器和主控器.输入电流调节器用于限制总输入电流,包括系统负载电流与充电电流.但检测到输入电路大于设定的门限电流时,通过降低充电电流从而控制输入电流.Max1898外接限流型充电电源和PNP功率三级管,可对单节锂电进行有效的快充.它通过外接电容设定充电时间,通过外接电阻设置最大充电电流.
定时电容C和充电时间Tchg的关系式满足: C=34.33 x Tchg
最大充电电流Imax和限流电阻Rset的关系式满足: Imax=
三、充电器硬件设计
1.硬件电路：
主要由单片机电路、电压转化电路、充电控制电路几部分组成(如图1).其中单片机89C51为智能控制中心,工作频率为11.0592MHz,其可通过外部中断int0口响应充电芯片Max1898输出的充电状态,并通过P2.0口输出控制信号控制隔离光耦6N137,随时启动或关断充电电源.充电电路的核心部件是Max1898,它是一种能够快速充电且有优良的电池保护芯片,它输入电压:4.5V～12V,内置检流电阻,电压精度可达±0.5%,对于输入电源可自动检测,可编程定时充电和充电电流,同时具备充电状态指示核检测.它能够在不使用电感的情况下,做到低功率耗散,实现预充电,具有过压保护和温度保护和超时保护功能.充电过程如下:
● 预充
在安装好电池之后,接通输入直流电源,当充电其检测到电池时将定时器复位,从而进入预充过程,在此期间充电器以快充电流的10%给电池充电,使电压、温度恢复到正常状体.预充电时间由外接电容C9确定,如果在预充时间内电池电压达到2.5V,且电池温度正常,则进入快充过程;如果超过预充时间后,电池电压低于2.5V,则认为电池不可充电,充电器显示电池故障,由单片机发出故障指令,LED指示灯闪烁.
● 快充
快充就是以恒定电流对电池充电,恒流充电时,电池的电压缓慢上升,一旦电池电压达到所设定的终止电压时 ,恒流充电终止,充电电流快速递减,充电进入满充过程.
● 满充
在满充过程中,充电电流逐渐递减,直到充电速率降到设置值以下,或满充超时时,转入顶端截止充电.顶端截止充电时,充电器以极小的充电电流为电池补充能量.由于充电器在检测电池电压是否达到终止电压时 有充电电流通过电池电阻,尽管在满充和顶端截至充电过程中充电电流逐渐下降,减小了电池内阻和其它串联电阻对电池端电压的影响,但串联在充电回路中的电阻形成的压降仍然对电池终止电压的检测有影响.一般情况下,满充和顶端截止充电可以延长电池5%～10%的使用时间.
● 断电
当电池充满后,Max1898芯片的2脚/Chg发送的脉冲电平会由低变高,这将会被单片机检测到,引起单片机的中断,在中断中,如果判断出充电完毕,则单片机将通过P2.0 口控制光耦切断L7805向Max1898供电,从而保证芯片和电池的安全,同时也减小功耗.
● 报警
当电池充满后,Max1898芯片本身会熄灭LED显示.但是,为了安全起见,单片机在检测到充满状态的脉冲后,不会马上自动切断Max1898的供电,而且会通过蜂鸣器报警,提醒用户及时取出电池.当电池出错时,Max1898本身会控制LED以低频率闪烁,提示用户.
2.软件流程设计:
单片机控制智能充电器工作流程如图2:
图2充电器的充电过程主要由单片机通过Max1898控制,当其完成充电时,其/Chg引脚产生由低到高的跳变,该跳变引起INT0中断.由于产生跳变的信号有可能存在充电出错的原因,所以控制程序在排除充电出错的情况之后,则可通过控制光耦切断输入电源,并产生充电完毕报警.
四、总结
基于Max1898设计的智能充电器能够很好完成单节锂电池充电任务,并且有效地防护充电过程中可能发生的发热过流现象,对于保护电池延长电池使用寿命有十分重要的意义.
