锂离子电池智能充电器硬件方案
锂离子电池智能充电器硬件的设计
锂离子电池具有较高的能量重量和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命长，价格也越来越低。一个良好的充电器可使电池具有较长的寿命。利用C8051F310单片机设计的智能充电器，具有较高的测量精度，可很好的控制充电电流的大小，适时的调整，并可根据充电的状态判断充电的时间，及时终止充电，以避免电池的过充。
本文讨论使用C8051F310器件设计锂离子电池充电器的。利用PWM脉宽调制产生可用软件控制的充电电源，以适应不同阶段的充电电流的要求。温度传感器对电池温度进行监测，并通过AD转换和相关计算检测电池充电电压和电流，以判断电池到达哪个阶段。使电池具有更长的使用寿命，更有效的充电方法。
设计过程
1 充电原理
电池的特性唯一地决定其安全性能和充电的效率。电池的最佳充电方法是由电池的化学成分决定的<锂离子、镍氢、镍镉还是SLA电池等）。尽管如此，大多数充电方案都包含下面的三个阶段：
● 低电流调节阶段
● 恒流阶段
● 恒压阶段/充电终止
所有电池都是通过向自身传输电能的方法进行充电的，一节电池的最大充电电流取决于电池的额定容量
现在使用的大多数充电器在给电池充电时都是既使用低电流充电方式又使用额定充电电流的方法，即容积充电，低充电电流通常使用在充电的初始阶段。在这一阶段，需要将会导致充电过程终止的芯片初期的自热效应减小到最低程度，容积充电通常用在充电的中级阶段，电池的大部分能量都是在这一阶段存储的。在电池充电的最后阶段，通常充电时间的绝大部分都是消耗在这一阶段，可以通过监测电流、电压或两者的值来决定何时结束充电。同样，结束方案依赖于电池的化学特性，例如：大多数锂离子电池充电器都是将电池电压保持在恒定值，同时检测最低电流。镍镉、NiCd电池用电压或温度的变化率来决定充电的结束时间。
充电时部分电能被转换成热能，直至电池充满。而充满后，所有的电能将全部被转换成热能。如果此时不终止充电，电池就会被损坏或烧毁。快速充电器电池<完全充满的时间小于两小时的充电器）则可以解决这个问题，因为这些充电器是使用高充电电流来缩短充电时间的。因此，对于锂离子电池来说,监测
它的温度是至关重要的，因为电池在过充电时会发生爆裂，在所有的充电阶段都应该随时监测温度的变化，并且在温度超过最大设定值时立即停止充电。
2 总体设计
充电电路由三部分：控制部分，检测部分及充电部分组成。如图1所示，采用F310单片机进行充电控制，单片机本身具有脉宽调制PWM型开关稳压电源所需的全部功能，具有10位A/D转换器。利用单片机A/D端口，构成电池电压，电流，温度检测电路。
单片机通过电压反馈和电流反馈信号，直接利用PWM输出将数字电压信号并转化成模拟电压信号，能够保证控制精度。
3 控制部分电路设计
C8051F310单片机
①模拟外设
a.10位ADC：转换速度可达200ks/s,可多达21或17个外部单端或差分输入，VREF可在外部引脚或VDD中选择，内置温度传感器<±3℃），外部转换启动输入；
b.两个模拟比较器：可编程回差电压和响应时间，可配置为中断或复位源，小电流<〈0.5μA）。
②供电电压
a.典型工作电流：5mA、25MHz；
b.典型停机电流：0.1μA；
c.温度范围：-40～+85℃。
③高速8051微控制器内核
a.流水线指令结构：70%的指令的执行时间为一个或两个系统时钟周期；
b.速度可达25MI/s<时钟频率为25MHz时）；
c.扩展的中断系统。
④数字外设
a.29/25个端口I/O：所有的口线均耐5V电压；
b.4个通用16位计数器/定时器；
c.16位可编程计数器/定时器阵列 d.使用PCA或定时器和外部时钟源的实时时钟方式。 控制电路中如图2所示，P0.3口提供充电电源，P0.6口检测充电电压的大小，P0.5口检测充电电流的大小，P0.4口检测电池的温度。 充电电流由单片机脉宽调制PWM产生，充电电流由AD转换再经过计算得出。 4 充电部分及检测部分电路设计 图3为充电电路与检测电路图 ①充电过程曲线 如图4所示，充电过程由预充状态，恒流充电状态和恒压充电状态组成。 ②快速转换器 实现渐弱终止充电器的最经济的方法就是用一个快速转换器。快速转换器是用一个电感和/或一个变压器<需要隔离的时候用变压器）作为能量存储单元以离散的能量包的形式将能量从输入传输至输出的开关调节器反馈电路，通过晶体管来调节能量的传输，同时也作为过滤开关，以确保电压或电流在负载时保持恒定。 a 开关闭合 b 开关打开 快速调节器的操作是通过控制一个晶体管开关的占空比来实现的。占空比会自动增加以使电池流入更多的电流。当VBATT ③电感的确定 电感对交流电是有阻碍作用的。在交流电频率一定的情况下，电感量越大，对交流电的阻碍能力越强??一定的情况下，交流电的频率越高，电感对交流电的阻碍能力越大，频率越低，电感对交流电的阻碍能力越小。也就是说，电感有阻止交流电通过的特性。 其工作原理是这样的：当负载两端的电压要降低时，通过MOSFET场效应管的开关作用，外部电源对电感进行充电并达到所需的额定电压。当负载两端地电压升高时，通过MOSFET场效应管的开关作用，外部电源供电断开，电感释放出刚才充入的能量，这时电感就变成了电源继续对负载供电。随着电感上存储的能量地消耗。负载两端的电压开始逐渐降低，外部电源通过MOSFET场效应管的开关作用又要充电。依次类推在不断的充电和放电的过程中形成了一种稳定的电压，永远使负载两端地电压不会升高也 不会降低，这就是开关电源的最大优势。 要确定快速转换器中电感的大小首先应假定晶体管的占空比为50%，因为此时的转换器操作操作效率最高。占空比由方程式1给出： <其中T是PWM的周期在程序示例中T=10.5s） 占空比=ton/T <1） 至此就可以选择一个PWM的转换频率<如方程式2所示）PWM的转换频率越大，则电感的值越小，也越节约成本。 我的示例代码配置F310的8位硬件PWM是使用内部24.5MHz主时钟的256分频来产生一个95.7k Hz的转换速率。 L= 现在我们可以计算电感的大小了，假定充电电压Vi的值为15V，饱和电压Vsat的值为0.5V，需要获得的输出电压值为4.2V,并且最大输出电流IＯMAX为1500mA，那么，电感的值至少应选为18H。 需要注意的是：在本电路中的电容仅仅是一个纹波衰减器，因为纹波与电容的大小成反比例关系，所以电容的值越大，衰减效果越好。 锂电池充电器测试标准 目录 1范围 ----------------------------------------------------------------------------3 2参考标准-----------------------------------------------------------------------3 3技术要求-----------------------------------------------------------------------------------3 3.1使用环境-----------------------------------------------------------------------------------3 3.2外观要求-----------------------------------------------------------------------------------3 3.3供电方式-----------------------------------------------------------------------------------3 3.4充电方式-----------------------------------------------------------------------------------4 3.5绝缘强度-----------------------------------------------------------------------------------4 3.6温升----------------------------------------------------------------------------------------.4 3.7保护功能----------------------------------------------------------------------------------.4 3.8指示功能----------------------------------------------------------------------------------.4 3.9输出电压峰-峰值------------------------------------------------------------------------5 3.10输出电流峰-峰值-----------------------------------------------------------------------5 3.11防反充功能------------------------------------------------------------------------------5 3.12启动、断开电流脉冲限制------------------------------------------------------------5 4试验方法-----------------------------------------------------------------------5 4.1试验环境-----------------------------------------------------------------------------------5 4.2测量仪表要求-----------------------------------------------------------------------------5 4.2.1电压表要求------------------------------------------------------------------------------5 4.2.2电流表要求------------------------------------------------------------------------------5 4.2.3温度仪表要求---------------------------------------------------------------------------5 4.3外观检查-----------------------------------------------------------------------------------5 4.4充电方式，充电电压试验--------------------------------------------------------------6 4.5充电电流试验-----------------------------------------------------------------------------6 4.6绝缘强度试验-----------------------------------------------------------------------------6 4.7短路，反接保护试验，指示性能-----------------------------------------------------6 所有的 输入关键字 联系我们 | TI 全球网站: 中国 (简体中文) | my.TI 登录 返回目录页 先进的锂电池线性充电管理芯片BQ2057及其应用 北京理工大学机电工程学院 魏维伟 李杰 摘要：本文介绍美国TI 公司生产的先进锂电池充电管 理芯片BQ2057，利用BQ2057系列芯片及简单外围电 路可设计低成本的单/双节锂电池充电器，非常适用于 便携式电子仪器的紧凑设计。本文将在介绍BQ2057 芯片的特点、功能的基础上，给出典型充电电路的设 计方法及应用该充电芯片设计便携式仪器的体会。 关键词：锂电池 充电器 BQ2057 1 引言 BQ2057系列是美国TI 公司生产的先进锂电池充电管 理芯片，BQ2057系列芯片适合单节(4.1V 或4.2V)或 双节(8.2V 或8.4V)锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Pol) 电池的充电需要，同时根据不同的应用提供了MSOP 、 TSSOP 和SOIC 的可选封装形式，利用该芯片设计的 充电器外围电路及其简单，非常适合便携式电子产品 的紧凑设计需要。BQ2057可以动态补偿锂电池组的内 阻以减少充电时间，带有可选的电池温度监测，利用 电池组温度传感器连续检测电池温度，当电池温度超 出设定范围时BQ2057关闭对电池充电。内部集成的 恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流， 充电状态识别可由输出的LED 指示灯或与主控器接 口实现，具有自动重新充电、最小电流终止充电、低 功耗睡眠等特性。 2.功能及特性 2.1 器件封装及型号选择 BQ2057系列充电芯片为满足设计需要，提供了多种可 选封装及型号，其封装形式如图2－1所示，有MSOP 、 锂离子电池智能充电器硬件方案 锂离子电池智能充电器硬件的设计 锂离子电池具有较高的能量重量和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命长，价格也越来越低。一个良好的充电器可使电池具有较长的寿命。利用C8051F310单片机设计的智能充电器，具有较高的测量精度，可很好的控制充电电流的大小，适时的调整，并可根据充电的状态判断充电的时间，及时终止充电，以避免电池的过充。 本文讨论使用C8051F310器件设计锂离子电池充电器的。利用PWM脉宽调制产生可用软件控制的充电电源，以适应不同阶段的充电电流的要求。温度传感器对电池温度进行监测，并经过AD转换和相关计算检测电池充电电压和电流，以判断电池到达哪个阶段。使电池具有更长的使用寿命，更有效的充电方法。 设计过程 1 充电原理 电池的特性唯一地决定其安全性能和充电的效率。电池的最佳充电方法是由电池的化学成分决定的<锂离子、镍氢、镍镉还是SLA电池等）。尽管如此，大多数充电方案都包含下面的三个阶 段： ● 低电流调节阶段 ● 恒流阶段 ● 恒压阶段/充电终止 所有电池都是经过向自身传输电能的方法进行充电的，一节电池的最大充电电流取决于电池的额定容量 随着手持设备业务的不断发展，对电池充电器的要求也不断增加。要为完成这项工作而选择正确的集成电路 (IC)，我们必须权衡几个因素。在开始设计以前，我们必须考虑诸如解决方案尺寸、USB标准、充电速率和成本等因素。必须将这些因素按照重要程度依次排列，然后选择相应的充电器IC。本文中，我们将介绍不同的充电拓扑结构，并研究电池充电器IC的一些特性。此外，我们还将探讨一个应用和现有的解决方案。 锂离子电池充电周期 锂离子电池要求专门的充电周期，以实现安全充电并最大化电池使用时间。电池充电分两个阶段：恒定电流 (CC) 和恒定电压 (CV)。电池位于完全充满电压以下时，电流经过稳压进入电池。在CC模式下，电流经过稳压达到两个值之一。如果电池电压非常低，则充电电流降低至预充电电平，以适应电池并防止电池损坏。该阈值因电池化学属性而不同，一般取决于电池制造厂商。一旦电池电压升至预充电阈值以上，充电便升至快速充电电流电平。典型电池的最大建议快速充电电流为1C(C=1 小时内耗尽电池所需的电流)，但该电流也取决地电池制造厂商。典型充电电流为~0.8C，目的是最大化电池使用时间。对电池充电时，电压上升。一旦电池电压升至稳压电压(一般为4.2V)，充电电流逐渐减少，同时对电池电压进行稳压以防止过充电。在这种模式下，电池充电时电流逐渐减少，同时电池阻抗降低。如果电流降至预定电平(一般为快速充电电流的10%)，则终止充电。我们一般不对电池浮充电，因为这样会缩短电池使用寿命。图1 以图形方式说明了典型的充电周期。 线性解决方案与开关模式解决方案对比 将适配器电压转降为电池电压并控制不同充电阶段的拓扑结构有两种：线性稳压器和电感开关。这两种拓扑结构在体积、效率、解决方案成本和电磁干扰(EMI) 辐射方面各有优缺点。我们下面介绍这两种拓扑结构的各种优点和一些折中方法。 一般来说，电感开关是获得最高效率的最佳选择。利用电阻器等检测组件，在输出端检测充电电流。充电器在CC 模式下时，电流反馈电路控制占空比。电池电压检测反馈电路控制CV 模式下的占空比。根据特性集的不同，可能会出现其他一些控制环路。我们将在后面详细讨论这些环路。电感开关电路要求开关组件、整流器、电感和输入及输出电容器。就许多应用而言，通过选择一种将开关 智能充电器系统解决方案一、系统组成 1．电路原理 2．面板组成 二、系统功能 1.系统提供电池充电、放电、新电池充电、电池修复等功能； 2.系统提供3路独立的充电电源，每一路都可以单独工作； 3.每一路都可以独立选择自动、手动充电或其它工作方式； 4.当选择手动方式时，面板上的手动指示灯亮，选择自动方式时，自动指示灯亮； 5.选择手动方式时，充电时间和充电电流由使用者自行掌握，充电电流通过旋钮调节； 6.选择自动充电时，可以选择电池型号，系统根据预置的电池充电参数进行自动充电，充电结束后自动切断充电电路，并通过蜂鸣器进行提示； 7.若系统中没有可供选择的电池型号，可以在“其它”选项中进行参数的设定并予以保存。 三、人机界面设计 1.按键： 系统初步设计了16个按键，供用户选择、设定系统按照要求进行工作。其中包括：数字键0、1、2、3、4、5、6、7、8、9， 方向键↑、↓ 翻页键▲ 参数设定键（—） 确认键（Y），取消键（N）。 2. 显示器； 系统以一个128*64点阵的LCD 作为显示器，提供交互式的操作界面。 开机后显示： 或者： 3. 操作示例（以方案二为例） 开机后，如果要选择第一路进行自动充电，则使用方向键，选择“第一路”， 按确认键 方案二 时间 提示信息 第一路 未启动 第二路 未启动 第三路 未启动 时间 提示信息 充电 放电 修复 时钟 1st 2nd 3rd 方案一 移动方向键，选择自动 移动方向键，选择型号，按确认 按确认键后，提示： 立即启动充电，并返回开机界面： 确认请按确认键 第一路 电池修复 新电充电 取消请按取消键 实 习 报 告 实习名称：测控综合大实习 实习内容：智能充电宝设计 姓名： 学号： 专业：测控技术与仪器 学期： 2013-2014 第一学期 任课教师： 实习地点：校内 实习时间： 2013.12 -2014.1 智能充电宝 摘要：现如今，大屏智能手机,平板电脑，笔记本电脑，数码相机等，功能日益多样化，使用也更加频，特别是外出旅游时又是这些终端设备的使用高峰期， 使用频繁带来的电量不够用，于是移动电源充电宝应运而生。虽然手机因品牌,型号等各有不同，但目前市场上的主要多功能性充电宝，都配置有标准的USB 输出，基本能满足目前市场常见的移动设备手机，MP3，MP4，蓝牙耳机，数码相机等数码产品。 本论文将以MSP430和充电芯片MAX1898为基础设计一款手机理电池智能充电宝。首先MAX1898对锂电池进行充电，再接入升压电路、电池保护电路，通过开关切换使终端输出不同电压，充电完成报警引脚以及充电断开控制引脚均用单片机来进行控制，并显示充电状态和充电进度。 关键字：充电宝终端报警控制 Abstract: Now, the big screen intelligent mobile phone, tablet computer, notebook computer, digital camera, functional diversification and the use is more frequency.The terminal equipment using peak when the tourist season. With the frequent use of power brought is not enough, the charging mobile being produced.Although mobile phone is different because of the brand, model , but currently mainly multifunctional charging Po, are equipped with a standard USB output on the market, can basically meet the current market common mobile equipment such as mobile phone, MP3, MP4, Bluetooth headsets, digital cameras and other digital products. This paper will design a Intelligent charging Po based on Single chip microcomputer MSP430 and charging chip MAX1898 .First MAX1898 charging the lithium battery , then access to boost circuit and battery protection circuit.Through the switch terminal output different voltage. Charging complete alarm pin and charging disconnect control pins are regulated by single-chip microcomputer ,and display the state of charge and charging schedule. Key word:charge pal terminal alarming control 目录 第一章绪论 锂电池充电器测试标准 目录 1范围----------------------------------------------------------------------------3 2参考标准-----------------------------------------------------------------------3 3技术要求-----------------------------------------------------------------------------------3 3.1使用环境-----------------------------------------------------------------------------------3 3.2外观要求-----------------------------------------------------------------------------------3 3.3供电方式-----------------------------------------------------------------------------------3 3.4充电方式-----------------------------------------------------------------------------------4 3.5绝缘强度 -----------------------------------------------------------------------------------4 3.6温升----------------------------------------------------------------------------------------.4 3.7保护功能 ----------------------------------------------------------------------------------.4 3.8指示功能 前言 随着越来越多的手持式电器的出现，对高性能、小尺寸、重量轻的电池充电器的需求也越来越大。电池技术的持续进步也要求更复杂的充电算法以实现快速、安全的充电。因此需要对充电过程进行更精确的监控，以缩短充电时间、达到最大的电池容量，并防止电池损坏。AVR 已经在竞争中领先了一步，被证明是下一代充电器的完美控制芯片。Atmel AVR 微处理器是当前市场上能够以单片方式提供Flash、EEPROM 和10 位ADC的最高效的8 位RISC 微处理器。由于程序存储器为Flash，因此可以不用象MASK ROM一样，有几个软件版本就库存几种型号。Flash 可以在发货之前再进行编程，或是在PCB贴装之后再通过ISP 进行编程，从而允许在最后一分钟进行软件更新。EEPROM 可用于保存标定系数和电池特性参数，如保存充电记录以提高实际使用的电池容量。10位A/D 转换器可以提供足够的测量精度，使得充好后的容量更接近其最大容量。而其他方案为了达到此目的，可能需要外部的ADC，不但占用PCB 空间，也提高了系统成本。AVR 是目前唯一的针对像“C”这样的高级语言而设计的8 位微处理器。C 代码似的设计很容易进行调整以适合当前和未来的电池，而本次智能型充电器显示程序的编写则就是用C语言写的。 第一章概述 第一节绪论 1.1.1课题背景 如今，随着越来越多的手持式电器的出现，对高性能、小尺寸、重量轻的电池充电器的需求也越来越大。电池技术的持续进步也要求更复杂的充电算法以实现快速、安全的充电。因此需要对充电过程进行更精确的监控，以缩短充电时间、达到最大的电池容量，并防止电池损坏。与此同时，对充电电池的性能和工作寿命的要求也不断地提高。从20世纪60年代的商用镍镉和密封铅酸电池到近几年的镍氢和锂离子技术，可充电电池容量和性能得到了飞速的发展。目前各种电器使用的充电电池主要有镍镉电池（NiCd）、镍氢电池（NiMH）、锂电池（Li-Ion）和密封铅酸电池（SLA）四种类型。 电池充电是通过逆向化学反应将能量存储到化学系统里实现的。由于使用的化学物质的不同，电池有自己的特性。设计充电器时要仔细了解这些特性以防止过度充电而损坏电。 目前，市场上卖得最多的是旅行充电器，但是严格从充电电路上分析，只有很少部分充电器才能真正意义上被称为智能充电器，随着越来越多的手持式电器的出现，对高性能、小尺寸、轻重量的电池充电器的需求也越来越大。电池技术的持续进步也要求更复杂的充电算法以实现快速、安全地充电，因此，需要对充电过程进行更精确地监控(例如对充、放电电流、充电电压、温度等的监控)，以缩短充电时间，达到最大的电池容量，并防止电池损坏。因此，智能型充电电路通常包括了恒流／恒压控制环路、电池电压监测电路、电池温度检测电路、外部显示电路(LED或LCD显示)等基本单元。其框图如下： 基于AVR的锂电池智能充电器的设计与实现 1 引言 锂电池闲其比能量高、自放电小等优点，成为便携式电子设备的理想电源。近年来，随着笔记本电脑、PDA，无绳电话等大功耗大容量便携式电子产品的普及，其对电源系统的要求也日益提高。为此，研发性能稳定、安全可靠、高效经济的锂电池充电器显得尤为重要。 本文在综合考虑电池安全充电的成本、设计散率及重要性的基础上，设计了一种基于ATtiny261单片机PWM控制的单片开关电源式锂电池充电器，有效地克服了一般充电器过充电、充电不足、效率低的缺点，实现了对锂电池组的智能充电，达到了预期效果。该方案设计灵活，可满足多种型号的锂电池充电需求，且ATtiny261集成化的闪存使其便于软件调试与升级。 2 锂电池充电特性 锂电池充电需要控制它的充电电压，限制其充电电流。锂电池通常都采用三段充电法，即预充电、恒流宽电和恒压充电。锂电池的充电电流通常应限制在1C(C为锂电池的容量)一下，单体充电电压一般为4．2V，否则可能由于电聪过高会造成键电池永久性损坏。 预充电主要是完成对过放的锂电池进行修复，若电池电压低于3V，则必须进行预充电，否刚可省略该阶段。这也是最普遍的情况。在恒流阶段，充电器先给电池提供大的恒定电流，同时电池电压上升，当魄池电压达到饱和电压对，则转入憾压充电，充电电压波动应控制在50mV以内，同时充电电流降低，当电流逐渐减小到规定的值时，可结束充电过程。电池的大部分电能在惯流及恒压阶段从充电器流入电池。曲上可知，充电器实际上是一个精密电源，其电流电压都被限制在所要求的范围之内。 3 硬件电路设计 该系统在电路设计上主要由单片开关电源、控制电路及保护电路三部分组成。 3．1单片开关电源 单片开关电源负责将电能转化为电池充电所需要的形式，构成了充电器的主要功率转换方式。与传统线性充电器大损耗、低效率的缺点相比，由美国Power Integrations公司的TNY268P构成的单片开关电源，其输入电压范围宽(85265VAC)、体积小、重量轻、效率高，其有调压、限流、过热保护等功能，特别适合于构成充电电源。其原理图如图1所示。 图1单片开关电源 该电源采用配稳压管的光藕反馈电路实现15V的低压直流输出，当输出电压发生变化时，通过线性光藕PC817的发光管的电流发生相应的变化，使得TNY268P的EN脚流出电流也发生变化，从而控制其片内功率MOSFET的断、通、调节输出电压，使输压电压稳定。具体反馈原理分析详见后文脉宽调制(PWM)的控制。 在电路结构上，线性光藕PC817，不但可以起到反馈作用还可起到隔离作用。由PNP管Q2和电阻R9、R1O及R12组成的限流电路，则从源头上防止了过电流的问题。由C6及R11构成的缓启电路，则有效抑止了电源上电瞬间的产生的电压尖峰。而二极管D9则防止了电池组的反向放电。此外，对整个充电系统而言，当因意外情况系统失控时，开关电源所提供的15V直流低压也在某种程度上起到了限制其最高电压的作用。 WM-S2425C系列智能型充电器使用说明书 一：功能简介 WM-2460C 系列充电器是目前一款比较先进的智能型蓄电池充电器，它一改传统充电器的充电模式。自行研发的蓄电池充电管理功能，具有优化的充放电曲线。充电时、只要接好蓄电池和充电器插件，开通电源，本机可自动检测待充蓄电池现存电量和环境温度，根据待充蓄电池不同的放电量和实时的环境温度进行充电，蓄电池充足后自动关闭充电系统。 二：应用范围 本系列充电器广泛应用于剪叉式升降平台、电瓶车、电动叉车、电动汽车、电动摩托车、电动洗地车、电动船、电动观光车、电动巡逻车、电动高尔夫球车、电动牵引车、电动残疾车、电动代步车、电动医疗设备、电动搬运车等各类电动车的铅酸免维护蓄电池、铅酸加水蓄电池、铅酸胶体蓄电池循环充电。 三：技术参数 1 ；输入电压AC185V-265V 47Hz-~63Hz 2: 最大功耗0.75KW 3: 输出电压出厂时内部软件设定（28.8V在线式） 4 输出电流25A ； 5: 充电时间蓄电池放电80%时，全程充电6-11小时 6 体积344 X177 X81(L X W XH) ； 7: 重量 3.6Kg 8: EMC EMI LVD符合欧洲CE标准 9:环境温度-40 C to +55 C 10:湿度< 95% 11:安全等级1(IEC364-4-41) 12 :防护等级IP65 1、使用和安装充电器之前请仔细阅读说明书。 2、机内有相当于电网量的同等电压，非专业人员不得带电拆机 3、充电电器应该安装在一个干燥、清洁的环境中，以防潮湿和尘污； 4、充电器只能与相对应容量的电池充电，否则会产生危险或重大事故 摘要：本文介绍美国TI公司生产的先进锂电池充电管理芯片BQ2057，利用BQ2057系列芯片及简单外围电路可设计低成本的单/双节锂电池充电器，非常适用于便携式电子仪器的紧凑设计。本文将在介绍BQ2057芯片的特点、功能的基础上，给出典型充电电路的设计方法及应用该充电芯片设计便携式仪器的体会。 关键词：锂电池充电器BQ2057 1 引言 BQ2057系列是美国TI公司生产的先进锂电池充电管理芯片，BQ2057系列芯片适合单节(4.1V或4.2V)或双节(8.2V或8.4V)锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Pol)电池的充电需要，同时根据不同的应用提供了MSOP、TSSOP和SOIC的可选封装形式，利用该芯片设计的充电器外围电路及其简单，非常适合便携式电子产品的紧凑设计需要。BQ2057可以动态补偿锂电池组的内阻以减少充电时间，带有可选的电池温度监测，利用电池组温度传感器连续检测电池温度，当电池温度超出设定范围时BQ2057关闭对电池充电。内部集成的恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流，充电状态识别可由输出的LED指示灯或与主控器接口实现，具有自动重新充电、最小电流终止充电、低功耗睡眠等特性。 2.功能及特性 2.1 器件封装及型号选择 BQ2057系列充电芯片为满足设计需要，提供了多种可选封装及型号，其封装形式如图2－1所示，有MSOP、TSSOP和SOIC三种封装形式。其型号如表2－1所示，有BQ2057、BQ2057C、BQ2057T和BQ2057W四种信号，分别适合4.1V、4.2V、8.2V和8.4V的充电需要。 元件型号 BQ2057 BQ2057C BQ2057T BQ2057W 8.4V BQ2057的引脚功能描述如下： ?VCC (引脚1):工作电源输入； ?TS (引脚2):温度感测输入，用于检测电池组的温度； ?STAT(引脚3):充电状态输出，包括:充电中、充电完成和温度故障三个状态； ?VSS (引脚4):工作电源地输入； ?CC (引脚5):充电控制输出； ?COMP(引脚6):充电速率补偿输入； ?SNS (引脚7):充电电流感测输入； ?BAT (引脚8):锂电池电压输入； 2.2 充电状态流程 BQ2057的充电状态流程如图2－3所示，其充电曲线如图2－2所示，BQ2057的充电分为三个阶段：预充状态、恒流充电和恒压充电阶段。 摘要：本文介绍美国TI 公司生产的先进锂电池充电管理芯片BQ2057，利用BQ2057系列芯片及简单外围电路可设计低成本的单/双节锂电池充电器，非常适用于便携式电子仪器的紧凑设计。本文将在介绍BQ2057芯片的特点、功能的基础上，给出典型充电电路的设计方法及应用该充电芯片设计便携式仪器的体会。 关键词：锂电池 充电器 BQ2057 1 引言 BQ2057系列是美国TI 公司生产的先进锂电池充电管理芯片，BQ2057系列芯片适合单节(4.1V 或4.2V)或双节(8.2V 或8.4V)锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Pol)电池的充电需要，同时根据不同的应用提供了MSOP 、TSSOP 和SOIC 的可选封装形式，利用该芯片设计的充电器外围电路及其简单，非常适合便携式电子产品的紧凑设计需要。BQ2057可以动态补偿锂电池组的内阻以减少充电时间，带有可选的电池温度监测，利用电池组温度传感器连续检测电池温度，当电池温度超出设定范围时BQ2057关闭对电池充电。内部集成的恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流，充电状态识别可由输出的LED 指示灯或与主控器接口实现，具有自动重新充电、最小电流终止充电、低功耗睡眠等特性。 2.功能及特性 2.1 器件封装及型号选择 BQ2057系列充电芯片为满足设计需要，提供了多种可选封装及型号，其封装形式如图2－1所示，有MSOP 、TSSOP 和SOIC 三种封装形式。其型号如表2－1所示，有BQ2057、BQ2057C 、BQ2057T 和BQ2057W 四种信号，分别适合4.1V 、4.2V 、8.2V 和8.4V 的充电需要。 BQ2057的引脚功能描述如下： VCC (引脚1):工作电源输入； TS (引脚2):温度感测输入，用于检测电池组的温度； STA T(引脚3):充电状态输出，包括:充电中、充电完成和温度故障三个状态； VSS (引脚4):工作电源地输入； CC (引脚5):充电控制输出； COMP(引脚6):充电速率补偿输入； SNS (引脚7):充电电流感测输入； BAT (引脚8):锂电池电压输入； 2.2 充电状态流程 BQ2057的充电状态流程如图2－3所示，其充电曲线如图2－2所示，BQ2057的充电分为三个阶段：预充状态、恒流充电和恒压充电阶段。 元件型号 充电电压 BQ2057 4.1V BQ2057C 4.2V BQ2057T 8.2V BQ2057W 8.4V 开关型铅酸蓄电池智能充电器方案设计了一种基于UC3906与UC3823的免维护铅酸蓄电池开关型双电平智能充电器，这种充电器可保证蓄电池在很宽的温度范围内精确充电，延长蓄电池的使用寿命; 可以消除充电过程中的极化现象，提高充电效率。 1 UC3906的结构及工作原理。 UC3906内部框图如图1所示，该芯片内含有独立的电压控制电路和限流放大器，它可以控制芯片内的驱动器，驱动器提供的输出电流达25 mA, 可直接驱动外部串联的调整管，从而调整充电器的输出电压与电流。电压和电流检测比较器检测蓄电池的充电状态，并控制状态逻辑电路的输入信号。 图1 UC3906内部结构框图 当蓄电池电压或电流过低时，充电起动比较器控制充电器进入涓流充电状态，当驱动器截止时，该比较器还能输出25 mA涓流充电电流。这样，当蓄电池短路或反接时，充电器只能以小电流充电，避免了因充电电流过大而损坏蓄电池。 蓄电池的电压与环境温度有关，温度每升高1 ℃，蓄电池单格电压下降4 mV, 也就是说蓄电池的浮充电压有负的温度系数- 4 mV/℃。普通充电器如果在25 ℃处于最佳工作状态，在环境温度为 0 ℃就会充电不足，而在温度为45 ℃时可能因严重过充电而缩短蓄电池的使用寿命。而UC3906的最重要的特性是具有精确的基准电压，其基准电压的大小随环境温度而变化，且变化规律与铅酸蓄电池的温度特性一致。同时芯片只需1.7 mA的输入电流就可工作，这样可以尽量减小芯片的功耗，实现对环境温度的准确检测。在 0~70 ℃温度范围内可以保证蓄电池既充足电又不会出现过充电现象，完全满足蓄电池充电需要。 UC3906可构成双电平浮充充电器，充电过程分为3个充电状态，如图2所示：大电流恒流充电状态，高电压过充电状态和低电压恒压浮充状态。 图2 双电平浮充充电状态曲线 充电过程从大电流恒流充电状态开始，在这种状态下充电器输出恒定的充电电流Imax, 同时充电器连续监控蓄电池组的两端电压，当蓄电池的电压达到转换电压U12时，其电量已恢复到放电容量的 锂电池充电电路图 锂电池是继镍镉、镍氢电池之后，可充电电池家族中的佼佼者．锂离子电池以其优良的特性，被广泛应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。 一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池： 锂离子电池的负极为石墨晶体，正极通常为二氧化锂。充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。放电时，锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。所以，在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态出现，而不是以金属锂的形态出现。因而这种电池叫做锂离子电池，简称锂电池。 锂电池具有：体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点，但价格较贵。镍镉电池因容量低，自放电严重，且对环境有污染，正逐步被淘汰。镍氢电池具有较高的性能价格比，且不污染环境，但单体电压只有1.2V，因而在使用范围上受到限制。 二、锂电池的特点： 1、具有更高的重量能量比、体积能量比； 2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压； 3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性； 4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电； 5、寿命长。正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次； 6、可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时； 7、可以随意并联使用； 8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池； 9、成本高。与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。 三、锂电池的内部结构： 锂电池通常有两种外型：圆柱型和长方型。 电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件，以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。 单节锂电池的电压为3.6V，容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。字串5 四、锂电池的充放电要求； 1、锂电池的充电：根据锂电池的结构特性，最高充电终止电压应为4.2V，不能过充，否则会因正极的锂离子拿走太多，而使电池报废。其充放电要求较高，可采用专用的恒流、恒压充电器进行充电。通常恒流充电至4.2V/节后转入恒压充电，当恒压充电电流降至100mA 以内时，应停止充电。 充电电流（mA）=0.1～1.5倍电池容量（如1350mAh的电池，其充电电流可控制在135～2025mA之间）。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右，充电时间约为2～3小时。 2、锂电池的放电：因锂电池的内部结构所致，放电时锂离子不能全部移向正极，必须保留一部分锂离子在负极，以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则，电池寿命就相应缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子，就要严格限制放电终止最低电压，也就是说锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/节，最低不能低于2.5V/节。电池放 手机充电器设计报告 题目：手机充电器设计 指导老师：翟永前 专业班级：电子信心工程专业12级 组别：第六组 组长：曹广振 团队成员：王沛、索彬、赵小芳、曹广振 院系名称：通信信号学院 智能充电器的设计 【摘要】 随着手机在世界范围内的普及，手机电池充电器的使用越来越广泛。充电器种类繁多，但从严格意义上讲，只有单片机参与处理和控制的充电器才能称为智能充电器。 该设计利用51单片机的处理控制能力实现充电器的智能化，在单片机的控制下，具有预充、充电保护、自动断电和充电完成报警提示功能。该设计包括了六个功能模块： ·单片机模块：实现充电器的智能控制，如自动断电，充电完成报警提示。·充电过程控制模块：采用专用的电池充电芯片实现对充电过程的控制。·光耦模块：控制通电和断电，在电池充满电后及时关断充电电源。 ·充电电压提供模块：将一般家用交流电压经过变压器、电压转换芯片等转换为5V直流电压。 ·电压测试模块：利用AD转换把充电电池两端的电压通过数码管显示出来。·C51程序：单片机控制电池充电芯片实现充电过程的自动化，并根据充电状态给出有关的指示。 【关键字】 单片机、电压转换、MAX1898、智能、充电器 【目录】 一、设计综述 (4) 二、基本方案 (4) 三、软硬件设计 (5) 四、软硬件仿真 (13) 五、测试 (13) 六、设计体会 (14) 一、设计综述 手机电池的使用寿命和单次使用时间预充电过程密切相关，锂电池是手机最为常用的一种电池，它具有较高的能量重量比、能量体积比，具有记忆效应，可重复充电多次，使用寿命较长，价格也越来越低。锂电池对于充电器的要求也比较苛刻，需要保护电路，为了有效利用电池容量，须将锂电池充点值最大电压，但是过压充电会导致电池损坏，这就要求较高的充电精度。 而大部分充电器多采用大电流的快速充电法,在电池充满后如果不及时停止会使电池发烫，过度的充电会严重损害电池的寿命。一些低成本的充电器采用电压比较法，为了防止过充，一般充电到90%就停止大电流快充，而采用小电流涓流补充充电，这样就使充电时间增长了。 一部好的充电器不但能在短时间内将电量充足，而且还可以对锂电池起到一定的维护作用，修复由于记忆造成的记忆效应，即电池容量下降现象。设计比较科学的充电器往往采用专用充电芯片配合单片机控制的方法。专用的充电芯片可以检测出电池充电饱和时发出的电压变化信号，比较精确的结束充电工作，通过单片机对这些芯片的控制，可以实现充电过程的智能化，以缩短充电时间，同时能够维护电池，延长电池使用寿命。 另外，比起一般充电器，智能充电器还增加了充电电压的显示，让我们能直观的看到电池的由预充、快充、满充充电阶段，从而加强对电池的维护。 二、基本方案 （一）方案分析 该设计采用逐个功能模块分析再组合的方法来实现方案。1、单片机模块 智能的实现利用单片机控制,经过分析，单片机芯片可以选择Atmel公司的AT89C52，来控制充满电时蜂鸣器报警声，以及通过中断控制光耦器件通电和断电。 2、充电过程控制模块 智能充电桩方案设计 为了推动我国电动汽车产业的发展和提高环境保护的水平，我国在十二五期间共计建成了换电站约2350个，充电桩22万个，初步覆盖了全国区域。然而，由于电动汽车充电桩规范标准出台较晚，导致不同充电桩的规格、质量存在明显的差异，且电动汽车智能充电桩常在恶劣的自然环境和强电磁环境中运行。因此，如何保障充电系统的稳定性和工作效率，已成为困扰电动汽车产业发展的重要问题。 目录 1.智能充电桩行业市场分析 2.智能充电桩行业的现状与未来 3.智能充电桩结语 1.智能充电桩行业市场分析 一个普通桩的成本大概在5千-2万元，一个快充桩成本普遍超过10万。在500万个充电桩中，慢充桩450万个，单个平均成本1 万多，500亿的市场，快充桩50万个，单个平均成本10万多，500亿的市场。也就是说，从现在到2020年的这5年里，仅充电桩的设备就有超过1千亿的市场需求，加上运营以及衍生价值，理论上的市场容量有几千亿。就目前的市场来说，短期设备商更值得关注，运营还没有明确的盈利模式，然而设备市场有千亿的空间，已是一个确定的数据。目前，设备商可以关注：国电南瑞、许继电气、上海普天、奥特迅、特锐德、通合科技、万马股份；充电运营商可以关注：科陆电子、特锐德、比亚迪。方案商可以关注：英唐众创等方案开发平台。 2.智能充电桩行业的现状与未来 国家对于新能源汽车行业的战略诉求十分明确，同时，与新能源汽车配套的充电桩的政策也十分坚决。电动汽车充电基础设施发展指南提出了明确的分场所的建设目标：新建超过3850座公交车充换电 站，2500座出租车充换电站、2450座环卫与物流等专用车充电站；在居民区，建成超过280万个用户专用充电桩，鼓励有条件的设施对社会公众开放；在公共机构、企事业单位、办公楼和工业园区等单位内部停车场，建成超过150万个用户专用充电桩。在交通枢纽、大型文体设施、城市绿地、大型建筑物配建停车场、路边停车位等城市公共停车场所，建成超过2400座城市公共充电站与50万个分散式公共充电桩，满足临时补电需要。在城际高速公路服务区，2020年之前，形成“四纵四横”城际快充网络，建成超过1000座城市快充站。 3.智能充电桩结语 汽车充电正在紧随电动汽车大潮而来，从传统的工业级的电气设备，向智能的消费级生活服务终端迈进。我们欣慰的看到无数创新公司正在这个领域中进行拓展，不管是从传统电气 11.1V锂电池充电器设计 【摘要】本文介绍了锂电池充电的控制方法，讨论了充电器的电路结构和软件设计思想。该设计以ATmega8作为控制核心，对充电过程进行全面管理，通过对充电电流、电压的自动检测与调整，完成对不同充电阶段的精确控制及充满后的自动停充，实现了智能化充电。 【关键词】锂电池充电器；ATmega8；脉宽调制 1.引言 11.1V锂电池常用于涵道机、固定翼、直升机等航模中，具有放电稳定，工作温度宽；允许较大的充电电流、充电速度快，仅需1～2个小时就可以充满；无记忆效应；自放电率低，储存寿命长；能量高、储存能量密度大；输出电压高（单节锂电池的额定电压一般为3.6V，而单节镍氢和镍镉电池的电压只有1.2V）等优点。但锂电池在使用过程中也存在娇气的一面。在对锂电池进行充电时要防止过度充电，如果充电电压高于规定电压或充电电流大于规定电流，就会损坏锂电池或者使之报废。在过充电的情况下，能量过剩锂电池温度上升，电解液将分解产生气体，使之内压上升而导致自燃或破裂的危险。通常单节锂电池的终止充电电压为4.2V，精度控制在±1%之内，充电电流不大于1C（C代表充放电速率，1C代表电池正好在1小时内，充满电或放完电所要求的速率）。锂电池在使用时也要防止过度放电，过度放电会导致电池特性及耐久性变差，可充电次数降低。通常要求放电电流不大于2C，终止放电电压控制在2.4～2.7V左右。 2.锂电池的充电方法 锂电池在充电过程中需要控制它的充电电压和充电电流并精确测量电池电压，根据锂电池电压将充电过程分为四个阶段。每个阶段的需要用不同的电压和电流进行充电，下面以单节锂电池为例分别说明每个阶段的状态。阶段一为预充电，先用0.1C的小电流对锂电池进行预充电，当电池电压≥2.5V时转到下一阶段。阶段二为恒流充电，用1C的恒定电流对锂电池快速充电，点电池电压≥4.2V 时转到下一阶段。阶段三为恒压充电，逐渐减小充电电流，保证电池电压恒定=4.2V，当充电电流≤0.1C时转到下一阶段。阶段四为涓流充电，恒压充电结束后，电池已经基本充满，为了维持电池电压，可以用0.1C甚至更小的电流对电池进行补充充电，到此锂电池充电过程结束。 3.充电器的硬件电路设计 本系统主要有微控制器、电压检测电路、电流检测电路、电池状态指示电路和充电控制电路组成，电路原理图如图1所示。 3.1 主控芯片锂电池充电器标准.(DOC)
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