锂离子电池充电控制器的设计与实现

《锂离子电池充电控制器的设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、锂电池充电控制器的设计与实现班级650705姓名李波指导教师杨大鹏一本课题研究的目的和意义随着社会的发展，各种便携式设备已经逐步走进了我们的生活：手机,MP3,笔记本电脑，数码相机，便携式dvd等已经成为了我们日常生活的一部分。伴随着便携式电子产品的发展，其用电问题也越来越受到大家的关注。目前，市场上有一次电池和二次电池，一次电池是一次性应用的电池，二次电池是可以反复使用的电池。随着便携式设备的发展，无论从节约成本来说，还是从环境保护的角度来说，二次电池都比一次电池更有优势，因此二次电池的市场需求量也越来越大。锂离子电池自20世

2、纪90年代上市以来，它以能量密度高，使用寿命长的特点倍受重视。基于市场的要求，世界各大电池生产商为了在市场领域里取得优势，无不致力于开发具有能量密度高，小型化，薄型化，轻量化，安全性高，循环寿命长，低成本的新型电池。对此，聚合物锂离子电池具有上述各项优点，是各厂商致力研究的目标。聚合物锂离子电池基于安全、轻薄等特性，广泛应用于便携式设备，所以聚合物锂离子电池是21世纪移动设备最佳的电源解决方案。然而，锂离子电池已易受到过充电、深放电以及短路的损害。单体锂离子电池的充电电压必须严格限制。充电速率通常不超过1C，最低放电电压为2.7

3、～3.0V，如再继续放电，则会损害电池。锂离子电池以恒流转恒压方式进行充电。采用1C充电速率充电至4.1V时，充电器应立即转入恒压充电，充电电流逐渐减小；当电池充足电后，进入涓流充电过程。为避免过充电或过放电，充电器必须采取安全保护措施，以监测锂离子电池的充放电状态。二本课题的主要工作内容和预期达到的目标主要工作内容：（1）了解并掌握锂离子电池的各种充电方式1.恒流充电充电器的交流电源电压通常会波动，充电时需采用一个直流恒流电源(充电器)。当采用恒流充电时，可使电池具有较高的充电效率，可方便地根据充电时间来决定充电是否终止，也可

4、改变电池的数目。恒流电源充电电路如图2-1所示。图2-1恒流电源充电电路2.恒压充电恒压充电电路如图2-3所示。恒压充电是指每只单体电池均以某一恒定电压进行充电。当对电池进行这一充电时，电池两端的电压决定了充电电流。这种充电方式的充电初期电流较大，末期电流较小。充电电流会随着电压的波动而变化，因此充电电流的最大值应设置在充电电压最高时，以免时电池过充电。另外，这种充电方式的充电末期电压在达到峰值后会下降。电池的充电电流将变大，会导致电池温度升高。随着电池温度升高，电压下降，将造成电池的热失控，损害电池的性能。图2-3恒压充电电路

5、3.分阶段充电方式在分阶段充电方式中，在电池充电的初始阶段充电电流较大。当电池电压达到控制点时，电池转为以涓流方式充电。分阶段充电方式是电池最理想的充电方式，但缺点是充电电路复杂和成本较高。另外，需增设控制点的电池电压的监测电路。分阶段充电方式的简单示意图如图2-6所示。图2-6分阶段充电的简单示意图(2)设计充电器的结构框图充电器结构框图（3）设计充电控制器的各个硬件模块1.电源产生部分电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的lm78××系列和负电压输出的lm79××系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只

6、有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管，TO-220的标准封装，也有lm9013样子的TO-92封装。用lm78/lm79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，且有一定的电压、电流输出，能够获得不同的电压和电流，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的lm78或lm79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如lm7806表示输出电压为正6V，lm7909表示输出电压为负9V。典型的LM7805应用电路1.电压转换及光耦

7、隔离电路部分本次设计选择了6N137光耦合器：6N137光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器，其内部有一个850nm波长AlGaAsLED和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。具有温度、电流和电压补偿功能，高的输入输出隔离，LSTTL/TTL兼容，高速(典型为10MBd)，5mA的极小输入电流。特性：①转换速率高达10MBit/s;②摆率高达10kV/us;③扇出系数为8;④逻辑电平输出;⑤集电极开路输出;工作参数：最大输入电流，低电平：250uA最大输入电流，

8、高电平：15mA最大允许低电平电压(输出高)：0.8v最大允许高电平电压：Vcc最大电源电压、输出：5.5V扇出(TTL负载)：8个(最多)工作温度范围：-40°Cto+85°C典型应用：高速数字开关，马达控制系统和A/D转换等6N137光耦合器的内部结构、管脚