锂电池充电器设计及制作

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1、锂电池充电器设计及制作【摘要】本电路专门为宜兴市2010年职业学校电子技能大赛设计，文章介绍一种基于89C2051单片机的锂电池充电器的设计与制作。详细说明了充电器硬件设计与制作调试过程。该充电器可以实时采集电池的电压、电流和电池过热保护，对充电过程进行智能控制。【关键词】锂电池；89C2051单片机；充电控制；电池保护一、锂电池的性能特点锂电池是目前常用的二次电池，可以反复充电和放电，其对充电器的要求是：在电池电压较低时，应采用不大的电流进行充电，当电池电压在正常范围时，采用标准容量电流进行充电，当充电快结束时，充电

2、电流限制在较小的电流上。一般情况下，当电池电压小于3V时，充电电流应小于0.5C；当电池电压在3V-4.IV之间时，充电电流大约1C（此处C指电池容量）；当电池电压接近4.2V时，充电电流为0.1C,进入涓流充电一段时间，就应停止充电。当电池温度超出规定时，应停止充电以保护电池。二、充电器的系统设计1•系统组成的设计作为技能大赛课题，电路系统设计时除了要考虑能良好实现上述锂电池充电的功能要求外，还要充分考虑技能大赛相关的知识和技能要求。根据国家电子技能大赛的有关文件，其知识内容应涵盖：模拟电路、数字电路、单片机原理与接

3、口电路、通信原理、传感器原理、电子测量技术、电子产品整机制造与装接工艺、Protel99SE软件、C语言编程、电子装接工、调试工等应知内容；其技能内容应涵盖：元器件识读与检测、手工焊接、各种仪器仪表的使用与检测方法、单元电路装接与检测调试、电子电路读图方法、单片机电路装接与调试、检测等。结合锂电池充电器的实际要求，本电路系统组成如图1所示。(1)CPU控制采用89C2051单片机，考核单片机原理与接口电路相关知识；(2)稳压电源采用7805,考核稳压电源相关知识；(3)开关电源采用LM2576,体现新材料和和新知识；(

4、4)电流控制与电压判别采用LM358,考核集成运放的基本应用。LM358选用贴片元件，体现了电子产品制造新技术的应用；(5)温度检测电路由LM324和热敏电阻构成，体现传感器于接口电路知识；(6)模拟电池由LM358和分立元件构成，体现模拟电路知识；(7)倒计时定时控制电路设计成单独的电路，需学生在万能板上装接布线，考核学生的电路装接能力。2•系统参数设计1.CPU2.开关电源充电电路3.电流控制电路4.电压判别电路5•温度检测电路6.键盘控制五、充电器制作1.PCB板设计PCB板的设计与制作直接影响硬件设计的成败，设

5、计PCB板时，首先确保原理图正确，原理图见附图，然后进行元件布局与电路布线，努力将系统中各元件之间、电路之间可能产生的不良影响降到最低。原理图绘制完成后，先检查每个元件的封装由于Protel2004采用了原理图符号和PCB封装集成在一起的集成库，故可在原理图中直接修改每个元件的封装，再使用设计项中的Update命令将封装传递到同一项目中的PCB中。在将原理图成功传递到PCB后，先进行元件布局，再通过布线将其一一连接，在所有器件的连线和网络都传递到PCB后，仔细检查PCB图上的封装会连接飞线，根据实际情况进行调整元件位置

6、。考虑到技能大赛的实际需要，元件封装既有通孔元件，也有贴片元件，以考核学生两种不同性质元件的手工焊接技能；电路板也设计成印刷电路板和万能板两部分，全面考核学生的装接技能。电路板见图10。2•装配焊接与要求(1)印制板插件位置正确，元器件极性正确，元器件、导线安装及字标方向均应符合工艺要求；接插件、紧固件安装可靠牢固，印制板安装对位；无烫伤和划伤处，整机清洁无污物。(2)要求电子产品的焊点大小适中，无漏、假、虚、连焊，焊点光滑、圆润、干净，无毛刺；引脚加工尺寸及成形符合工艺要求；导线长度、剥头长度符合工艺要求，芯线完好，

7、捻头镀锡。3.电路调试(1)不接模拟电池，调W3使充电电压为4.2V(3分)。(2)按键选择进入在充电状态，调节模拟电池电压为3.5V,调节W4使限流电流为0.6AO(3)完成上述调节以后，按键选择进入低压充电状态,测量此时充电电流为为0.2A,如果偏离很大，则要修改软件参数。(4)按键选择进入涓流充电状态，测量此时的充电电流为60mA,如果偏离很大，则要修改软件参数。(5)调节W1,使UC4的2脚未4.IV实现涓流判断，调节W2使UC4的6脚为3V时实现低压判断。(1)按键选择进入自动状态，调节电池电压(调W5),使

8、电路进入低压充电状态，检测电池电压是否W3V,调节电池电压使电路进入涓流充电状态，检测电池电压是否24.lVo六、结语本电路专门为2001年宜兴市电子装接与调试技能大赛训而设计，也可作为单片机课程应用实践课题，具有一定实用价值。从实际使用的效果来看，能较好的实现预定的功能且工作稳定可靠。