基于單片機的鋰電池充電器硬件設計
1 引言
隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展,使得各種各樣的電子產(chǎn)品不斷的涌現(xiàn),并朝著便攜和小型輕量化的趨勢發(fā)展,為了能夠更加有效地使用這些電子產(chǎn)品,可充電電池得到快速的發(fā)展。常見的可充電電池包括鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰電池和聚合物電池等。其中,鋰電池以其高的能量密度、穩(wěn)定的放電特性、無記憶效應和使用壽命長等優(yōu)點得到廣泛的應用。目前絕大多數(shù)的手機、數(shù)碼相機等均使用鋰電池。電池的使用壽命和單次循環(huán)使用時間與充電器維護過程和使用情況密切相關。一部好的充電器不但能在短時間內(nèi)將電量充足,而且還可以對電池起到一定的維護作用,修復由于使用不當而造成的記憶效應,即電池活性衰退現(xiàn)象。
2 鋰電池的主要特點
1)高能量密度,鋰離子電池的重量是相同容量的鎳鎘或鎳氫電池的一半,體積是鎳鎘的40%~50%,鎳氫的20%~30%.因此,鋰電池具有更高的重量能量比、體積能量比。
2)高電壓,單節(jié)鋰電池電壓平均為3.6V,等于三只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓。
3)自放電小,可長時間存放。
4)無記憶效應,鋰電池不存在鎳鎘電池的所謂記憶效應,所以鋰電池充電前無須放電。
5)壽命長,正常工作條件下,鋰電池充放電循環(huán)次數(shù)遠大于500次。
6)多個鋰電池可以隨意并聯(lián)使用。
7)無污染,由于鋰電池中不含鎘、鉛、汞等重金屬元素,對環(huán)境無污染。
8)快速充電,使用額定電壓為4.2V的恒流恒壓充電器,可使鋰電池在1-2小時內(nèi)得到滿充。鋰電池與其他可充電電池相比,其價格相對較高。但是隨著技術(shù)的發(fā)展,鋰電池的性價比越來越高,目前已廣泛應用在各類便攜式移動設備上。
3 鋰電池充電器的硬件設計方案
3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
系統(tǒng)硬件電路由單片機電路、電壓轉(zhuǎn)換及光耦合隔離電路、充電控制電路三部分組成。通過單片機的控制實現(xiàn)預充、快充、滿充、斷電、報警等充電過程。
3.2 52單片機電路原理圖
單片機芯片為Atmel公司的AT89C52單片機,B1為蜂鳴器,單片機的P2.0口輸出控制光耦器件,可以在需要時及時關斷充電電源。