专利名称：基于单片机控制的智能锂电池充电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及充电器技术领域，具体涉及一种基于单片机控制的智能锂电池充电器。
背景技术：
随着便携式电子产品的迅猛发展，电池技术在不断地更新换代，其中锂电池以高能量密度、高电池电压、高循环次数、低自放电率等特性脱颖而出，迅速成为市场的主流。虽然锂电池有以上种种优点和良好的市场前景，但它对充电电路的要求比较高。目前市场上的锂电池充电器恒流恒压不精确，充电电流电压波动大，易造成锂电池和充电器损坏。单片机技术及数模转换电路的出现为充电器的智能控制提供了有利的条件，由单片机做成的智能锂电池充电器可有效地解决上述问题。 发明内容为解决现有锂电池充电器的不足，本实用新型公开一种基于单片机控制的智能锂电池充电器。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案本实用新型由电源电路、单片机电路、基准电压电路、电压温度采样电路、指示灯电路和充电控制电路组成。电源电路的输出端与单片机电路、基准电压电路、电压温度采样电路和充电控制电路的电源输入端相连，基准电压电路和电压温度采样电路的输出端与单片机的输入端相连，单片机电路的输出端与指示灯电路和充电控制电路的输入端相连。电源电路的开关振荡、稳压和保护，采用TNY264P和P621两片集成电路；单片机电路的主控芯片采用EM78P458 ;基准电压电路使用TL431三端基准源；电压温度采样电路的采样电压用电阻分压电路得到，采样温度利用热敏电阻的压降计算得到；指示灯电路用红色和绿色两个发光二极管指示充电器的工作状态；充电控制电路用两个三极管控制对锂电池的充电。本实用新型的积极效果在于结构简单，成本低，能有效克服目前市场上的锂电池充电器恒流恒压不精确，易造成锂电池和充电器损坏的缺点。
图I为本实用新型的方框图。图2为本实用新型的电源电路原理图。图3为本实用新型的单片机电路原理图。图4为本实用新型的基准电压电路原理图。图5为本实用新型的电压温度采样电路原理图。图6为本实用新型的指示灯电路原理图。图7为本实用新型的充电控制电路原理图。[0014]图8为本实用新型的程序设计流程图。
具体实施方式
如附图I所示，本实用新型由电源电路、单片机电路、基准电压电路、电压温度采样电路、指示灯电路和充电控制电路组成，它们的连接关系如附图I中的箭头所示电源电路的输出端与单片机电路、基准电压电路、电压温度采样电路和充电控制电路的电源输入端相连，基准电压电路和电压温度采样电路的输出端与单片机的输入端相连，单片机电路的输出端与指示灯电路和充电控制电路的输入端相连。如附图2所示，电源电路采用开关稳压电源，体积小，重量轻。90V 265V的交流电经VDl VD4桥式整流，再通过由LI与Cl、C2构成的Ji型滤波器滤波，得到直流高压。 采用TNY264P微型单片开关电源和P621光电耦合器两片集成电路做成的开关振荡、稳压和保护电路，稳压性能好，保护功能完善，效率高。稳压二极管D7的稳压值为3. 9V时，电源电路的输出电压为5V。由二极管D5、电容C3和电阻Rl构成的箝位保护电路，能将功率MOSFET关断时加在漏极上的尖峰电压限制在安全范围内。由电阻R2和电容C5串联而成的RC吸收电路，并联在D6的两端，有抑制D6的开关噪声的作用。如附图3所示，单片机电路的主控芯片采用EM78P458，它是台湾EMC公司推出的一款高性能CMOS工艺的8位单片机，具有运行速度高、功耗极低、抗干扰能力强、程序保密性好等一系列优点，特别是它内部带有I个8位的A/D转换器和2个10位的脉宽调制器，大大简化了系统的结构和电路元器件，系统只用了单片机的12个管脚。如附图4所示，基准电压电路为单片机提供基准电源，使用了由德州仪器公司生产的TL431三端可调分流基准源，其基准电压为2. 5V，可以用外部的精密电阻分压得到
2.5V 36V之间的任意电压，该实用新型，当RlO为2K Q，Rll为2. 2K Q时，Vref = 4. 73V。如附图5所示，电压温度采样电路完成电源电压和环境温度的采样。采样电压用电阻R12和R13分压得到，利用P_AD连接至单片机的P63/ADC4管脚，再利用该管脚的A/D转换器向单片机输入电压采样值。采样温度利用热敏电阻R15的压降计算得到，利用T_AD连接至单片机的P62/ADC3管脚，再利用该管脚的A/D转换器向单片机输入温度采样值。当电源电压或环境温度超出设定范围时，系统报警提示并立即停止充电。电容C9、C10起滤波作用，防止采样电压的波动。如附图6所示，指示灯电路设有D9红色LED和DlO绿色LED两个发光二极管指示灯，连接至单片机I/O 口，与LED串联的R16、R17为限电流电阻。当电池处于充电状态时，红色指示灯亮，绿色指示灯熄灭；当电池充电基本完成，进入涓流充电阶段时，绿色指示灯亮，红色指示灯熄灭；若出现异常状况，则红色指示灯闪烁，绿色指示灯熄灭，可清楚的指示充电器的工作状态。 如附图7所示，充电控制电路由两个A/D采样电路和一个开关控制电路构成，两个采样电路分别用于电池电压和充电电流的采样，开关控制电路用于控制电池的充电电压或充电电流。电压采样电路的U_AD电压值为电池的充电电压值，连接至单片机的P61/ADC2管脚，再利用该管脚的A/D转换器向单片机输入充电电压采样值。充电电流的采样是利用R22的压降值计算得到充电电流值，利用I_AD连接至单片机的P60/ADC1管脚，再利用该管脚的A/D转换器向单片机输入充电电流采样值。电容C13为滤波电容，防止采样点电压的波动，电阻R20起放电的作用，在实际的测试中，发现电池拿走后其残留的电压比较大，不能检测至IJ电池已被移走，因此，利用这个电阻放电。充电控制电路利用两个三极管Ql和Q2做开关控制，Ql为NPN三极管，基极连接定义为PWM，连接至P51/PWM1，作为充电开关信号，Q2为PNP三极管，它响应Ql的动作，控制对锂电池的充电。R18为Q2提供稳定的静态工作点，R19为Ql提供工作电压，电容Cll为滤波电容。当Ql的基极为高电平时，Ql导通，Q2也导通，5V的电源电压对电池进行充电，当Ql的基极为低电平时，Q2关断，停止充电。系统可以根据R22的电流大小，控制三极管的导通状态，实现恒流控制，同理，根据电池电压可以实现恒压控制。充电器的软件设计主要集中在单片机功能流程的设计上，要确定系统充电阶段的转换、保护机制的开启和各充电阶段的系统流程等。系统软件设计总体设计思路是充电器接上电源后，系统首先要检查是否有电池放入，准备充电，同时还必须检测电池是否可用，然后，系统必须连续数次检测各个A/D通道，进行电源电压、环境温度等数据的初始化，设定系统初始值。如果电池电压采样通道连续3次检测到电压大于I. 0V，则认为充电器内已 放入电池，且电池可用，开始充电。整个充电过程按照锂电池的充电特性分为预充电、快速充电和涓流充电三个阶段进行，每一个充电阶段的数据由系统设定，预充电和快速充电设计为恒流充电，涓流充电设计为恒压充电，程序设计流程如附图8所示。
权利要求1.一种基于单片机控制的智能锂电池充电器，其特征是它由电源电路、单片机电路、基准电压电路、电压温度采样电路、指示灯电路和充电控制电路组成；电源电路的输出端与单片机电路、基准电压电路、电压温度采样电路和充电控制电路的电源输入端相连，基准电压电路和电压温度采样电路的输出端与单片机的输入端相连，单片机电路的输出端与指示灯电路和充电控制电路的输入端相连。
2.根据权利要求I所述的基于单片机控制的智能锂电池充电器，其特征是电源电路的开关振荡、稳压和保护，采用TNY264P和P621两片集成电路；单片机电路的主控芯片采用EM78P458 ;基准电压电路使用TL431三端基准源；电压温度采样电路的采样电压用电阻分压电路得到，采样温度利用热敏电阻的压降计算得到；指示灯电路用红色和绿色两个发光二极管指示充电器的工作状态；充电控制电路用两个三极管控制对锂电池的充电。
专利摘要基于单片机控制的智能锂电池充电器，由电源电路、单片机电路、基准电压电路、电压温度采样电路、指示灯电路和充电控制电路组成，其连接关系如附图所示。电源电路的开关振荡、稳压和保护，采用TNY264P和P621两片集成电路；单片机电路的主控芯片采用EM78P458；基准电压电路使用TL431三端基准源；电压温度采样电路的采样电压用电阻分压电路得到，采样温度利用热敏电阻的压降计算得到；指示灯电路用红色和绿色两个发光二极管指示充电器的工作状态；充电控制电路用两个三极管控制对锂电池的充电。其积极效果在于结构简单，成本低，能有效克服目前市场上的锂电池充电器恒流恒压不精确，易造成锂电池和充电器损坏的缺点。
文档编号H02J7/02GK202474983SQ20122012121
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月28日 优先权日2012年3月28日
发明者张新安 申请人:张新安