全功能锂电池充电器的pic设计

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1、第!"卷第#期厦门大学学报（自然科学版）$%&’!"(%’#)""*年**月+%,-./&%012/34.5.264-7289（(/8,-/&:;24.;4）(%6’)""*文章编号："!<=>"!?（@)""*）"#>*)*?>"A全功能锂电池充电器的BCD设计余丽敏，程恩，林耿超（厦门大学电子工程系，福建厦门<#*""A）摘要：锂电池是移动电话、笔记本电脑、摄像机、军用夜视仪等便携式电子产品的关键动力源’如何使充电器对不同电子产品所使用的不同型号的锂电池具有通用性，这对充电器的设计提出了很高的要求’本文详细描述了用BCD*#D?<单

2、片机构成此全功能充电器的设计方案，并提供了硬件接口图及相应的软件算法流程’关键词：锂离子电池；BCD单片机；全功能充电器；软件BFG算法中图分类号：HB<@*’=；HB<#=’*文献标识码：I单一的充电控制芯片种类繁多，但功能较单一，通常只能对特定参数的锂电池进行充电’而各类甚至同一种类、不同品牌的便携式电子产品往往使用不同型号规格的锂电池’因此，各类电子产品均需附带各自的专用充电控制器，各充电器之间无法兼容，从而造成重复开发和资源浪费’采用BCD嵌入式微控制器，配合软件BFG开关电源控制，可很好地解决这一问题’由此设计的充电控制系统可

3、对各型号规格的锂电池充电具有良好的适应性’!锂电池充电的技术要求分析单体锂离子电池的充电电压必须严格保持在!’*$PA"3$，充电速率通常限制在*D以下’若充电电压超过!’A$，可能造图*锂电池充电特性曲线成电池的永久损坏’充电特性曲线如图*J2K’*$%&8/K4LD,--4.8LD/M/;289DN/-/;84-2782;ON4.;N/-K>所示。2.K收稿日期：)""*>"!>*#基金项目：高等学校骨干教师资助项目作者简介：余丽敏（*@?=E），女，硕士研究生’万方数据·"&"K·厦门大学学报（自然科学版）&(("年此充电特性曲线

4、具有负的温度系数，因此环境温度对充放电特性有较大影响，需根据环境温度调整各充电门限参数值!且充电过程中，需实时监测电池状态，以精确防止过充!锂离子电池可采用的充电模式包括："）恒流转恒压充电模式先以"#充电速率充电，在此过程中，充电电流恒定不变，电池电压逐渐上升!当单体电池的电压上升到$!"%（或$!&%）时，充电器应立即转入恒压充电，充电电压的波动应控制在’()%以内!充电电流逐渐减少，当电池充足电时，电流下降到涓流充电电流!用这种方法，大约两个小时，电池可充到额定容量!&）恒流转脉冲充电模式充电器工作于恒流状态，充电速率"#!当电池

5、电压达到$!&%，恒流充电电流转换为脉冲电流，经过一个充电脉冲后，充电停止，电池电压开始下降，当电池电压低于$!&%时，电池又开始另一充电脉冲!这里电池充电停止时间是变化的（等于电池电压下降到$!&%以下所需要的时间）!当电池电压第一次达到$!&%时，停止充电的时间很短（")*以下），但当电池快要充足电时，停止充电时间将达到几十秒，甚至几分钟或几小时!这时可通过最大停止时间的门限检测，来判断充电的终止!!?@#控制系统的设计!!"系统的总体任务选择恒流转恒压的充电模式，设计?@#控制系统完成以下任务："）接收手动输入待充电电池参数（容量

6、、电压），自动设置各充电门限参数以适应不同型号电池；&）电池实时电压%、电流@、环境温度A"、电池温度A&采样，并调整采样值至BC-转换量程范围，BC-转换后送?@#单片机作为控制信号；D）将%、@、A采样值与相应门限值进行比较，确定应转入的充电流程操作；$）软件?EF方式，控制开关功率管的通道，获得相应的充电电压C电流的输出；’）控制各充电状态的指示，显示当前充电状态；G）多层安全检测，精确防止过充!!!!硬件设计本设计采用?@#"G#HD单片机作为系统主控!芯片自带的’路BC-通道，可方便地完成%、@、A"、A&的采图&键盘阵列及+

7、,-显示接口样!&&个@CI引脚时分复用与$J$万方数据./0!&1234567867763698+,-8/*:;63/9<27=6>2第G期余丽敏等：全功能锂电池充电器的&;/设计·EFED·键盘阵列接口以及直接驱动!位"段数码管的显示和相应充电状态的#$%指示，并以软件&’(方式直接控制开关功率管的通断获得所需的充电电图*充电电压+电流控制框图流),-.)*/012.-3.45671.8+9:228379537256各部分接口如下：图!中断服务子程序流程图万方数据,-.)!;37<=824=:>

8、·!%%)·厦门大学学报（自然科学版）%))!年!）键盘阵列与"#$数码管时分复用接口（如图%）：&）’()*’(+时分复用为数码管段驱动线及键盘阵列的行线与列线，’,)*’,-为位选通线.此接口实现初始人