智能鋰離子電池充電器的設(shè)計與實現(xiàn)

王道平 何敏 王秋妍

摘要

為了解決普通鋰電池充電器容易造成過充、欠充及充電速率過慢的問題，本文設(shè)計了一款基于單片機和MAX1898的智能鋰離子電池充電器。通過STC89C52單片機控制充電控制芯片MAX1898可以實現(xiàn)預(yù)充、恒流充電和恒壓充電，本設(shè)計可以對充電過程中電池的各個狀態(tài)進行監(jiān)視，安全性高、充電效果好、對電池?fù)p壞小，系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟實用。

【關(guān)鍵詞】智能充電器 單片機控制 MAX1898過充 欠充

鋰電池可以分為一次性電池和可充電電池，其中可充電電池又分為鋰離子電池和聚合物電池。鋰離子電池具有放電電壓平穩(wěn)、使用壽命長、適用范圍大的特點，因而在便攜式電子產(chǎn)品中得到廣泛使用。

目前，市場上低成本的鋰離子電池充電器良莠不齊，一些產(chǎn)品在額定電，放電性能安全性保護性能方面存在質(zhì)量問題，這些質(zhì)量問題會影響到電子產(chǎn)品的正常使用，嚴(yán)重時還可能給消費者帶來人身傷害。

為此，有必要設(shè)計安全性能高，使用方便的智能鋰離子電池充電器。

1 方案設(shè)計

根據(jù)要求，基于MAX1898電源管理芯片和STC89C52單片機設(shè)計了可以自動監(jiān)測充電過程的智能充電器。系統(tǒng)框圖如圖1所示。其中MAX1898完成充電功能，單片機和外圍電路完成充電監(jiān)測和控制功能。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 MAX1898智能充電電路設(shè)計

MAX1898是MAXIM公司生產(chǎn)的線性鋰電池充電芯片，充電芯片MAX1898內(nèi)部電路包括輸入電流調(diào)節(jié)器電壓檢測器、充電電流檢測器、定時器、溫度檢測器和主控制器。外部接晶體管PNP或PMOS組成一個鋰離子充電器，可精確地恒流/恒壓充電，電池電壓精度可達士0.75%。由該款芯片構(gòu)成的典型充電電路如圖2所示。

通過外接的場效應(yīng)管提供鋰電池的充電接口。

通過外接的電容CCT來設(shè)置充電時間T_CHG。這里的充電時間指的是快充時的最大充電時間，它和定時電容C_CT的關(guān)系如下式所示：

C_CT=34.33×T_CHG（T_CHG的單位小時，C_CT的單位為nF）

大多數(shù)情況下快充時最大充電時間不超過3小時，因此常取C_CT為100nF。

MAX1898能夠自動檢測充電電源，沒有電源時自動關(guān)斷以減少電池的漏電，啟動快充后，打開外接的P型場效應(yīng)管，當(dāng)檢測到電池電壓到達設(shè)定的門限時進入脈沖充電方式，P型場效應(yīng)管打開時ii時間會越來越短。

2.2 充電控制電路設(shè)計

由STC89C52單片機、LM393電壓比較器、蜂鳴器及發(fā)光二極管等組成充電監(jiān)測和控制電路，主要作用是實時顯示充電狀態(tài)，對預(yù)充電、恒流充電、恒壓充電以及未接電池、電池接反等不同情況進行顯示。

MAX1898監(jiān)測電池的充電狀態(tài)，輸出信號通過LM393電壓比較器觸發(fā)單片機的外部終端，對電池反接及充滿電等狀態(tài)做出判斷，并對通過蜂鳴器產(chǎn)生報警信號。

3 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)經(jīng)過制版、焊接、調(diào)試后進行最終功能測試。在充電過程中將萬用表并聯(lián)于電池兩極，測試電池正負(fù)極電壓，記錄實驗記錄數(shù)據(jù)，并用matlab繪制出充電時間曲線如圖3所示。

從實驗結(jié)果可以看出，該曲線與理論充放電曲線基本一致，說明該設(shè)計的軟硬件都沒有問題。

4 結(jié)論

基于單片機和MAX1898設(shè)計的智能充電器，不但能夠?qū)︿囯姵剡M行充電，還能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的充電監(jiān)測，避免簡易充電器在充電時可能對電池造成損害的情況發(fā)生，是一款實用的充電器。

參考文獻

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