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    充電器快速充電設計方案

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    充電器快速充電設計方案

    以前的手機鋰電池待機時間短,幾乎每天一充,手機充滿電仍長期插在充電器上,浪費電能,降低鋰電池壽命,所以對充電器設計提出了新標準。這篇文章提出一款智能充電器,利用單片機采用合適的充電控制算法,對充電的過程有更準確的監測,減少充電時間,保證 充滿電后可立即斷開充電器,降低耗損,增加鋰電池壽命。
    1智能充電器硬件設計

    充電器以國產的STC12C5A60S2單片機做為控制芯片,內部包含有很大的內部存儲空間、2路PWM脈沖發生器、8路A/D轉換器、多個16位定時器,與8051指令、管腳完全兼容,而且STC系列單片機支持串口程序燒寫,對研發設備的標準很低,研發時間也大大縮短,適合做智能充電器的主控單元。

    充電器快速充電設計方案

    1.1控制框圖
    智能充電器以單片機做為主控系統,電路部分還含有電壓電流檢測電路、充電模塊、電源和顯示屏。充電過程中的對充電電壓和電流進行檢測和顯示,利用單片機檢測的電壓電流與預設值進行比較,判斷充電是不是成功,假如充電成功,則關閉充電電路,停止充電。
    1.2電壓電流檢測電路
    充電過程中要對電流進行檢測,選擇電壓輸出電流并聯監控器INA282。利用檢測采樣電阻上的電流轉換成電壓值,送入單片機進行A/D采集,采樣電阻為高精度0.01Ω,電流與電壓比值是1A/0.5V。電壓檢測電路,采用高精度電阻分壓接電壓跟隨器,運放選擇LM358,將電壓縮小9倍采樣,單片機AD的檢測范圍0~5V,電壓電流檢測原理如圖1所示。被測電壓電流可由單片機控制顯示出來。
    1.3充電原理
    開關管Q1的開通是利用單片機輸出的PWM波形來控制的,大小利用PWM占空比決定,當開關管Q1驅動為高電平時,開關管導通,儲能電感L1被充磁,流經電感的電流線性增加,同時給電容C3充電,給負載R1提供能量。當開關管Q1驅動為低電平時,開關管關閉,儲能電感L1利用續流二極管放電,電感電流線性降低,輸出電壓靠輸出濾波電容C3放電以及減小的電感電流維持。
    充電原理圖如圖2所示。
    充電器快速充電設計方案
    圖 2 充電原理圖
    2鋰電池充電的原理
    鋰離子電池的充電過程能夠分成四個階段:涓流充電(低壓預充)、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。鋰電池充電器的基本要求是特定的充電電流和充電電壓,從而確保電池安全充電,其中包括給過放電的電池使用涓流充電、電池電壓檢測、輸入電流限制、充電完成后關閉充電器、電池部分放電后自動啟動充電等。
    3軟件設計
    結合鋰電池充電的原理,本文設計的算法流程如下:電池先進行涓流充電,以100mA的電流進行預充,預充結束的條件是電池電壓大于3.3V,主要是防止瞬時的大電流對電池造成損壞;然后進入恒流充電,充電的過程中每10s充電電流停一次,測量電池的開路電壓值,當電池的充電電壓或開路電壓大于4.2V時,恒流充電過程結束;之后開始恒壓充電階段。電流根據電芯的飽和程度,隨著充電過程的繼續充電電流由最大值慢慢降低,這個過程一直持續到當電流減小到50mA時,恒壓充電過程結束,認為充電終止。之后,再以50mA的電流再充5分鐘,如此一來電池充電過程結束。
    這一算法比較符合鋰電池充電的原理,確保在不充電過度的情況下確保電池盡可能充滿電,延長鋰電池壽命。
    4結論
    本文設計的智能充電器具備充電過程的自動控制,另外能夠將測量電壓、電流實時顯示出來,充電結束后自動關閉,降低電能的消耗,防止鋰電池充電過長,延長鋰電池的壽命,對同類的充電器具備一定的借鑒意義。

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    | 發布時間:2021.01.05    來源:
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