一種便攜式設(shè)備的電源設(shè)計(jì)

1、一種便攜式設(shè)備的電源設(shè)計(jì)0 引言一個(gè)好的充電器不但能在短時(shí)間內(nèi)將電量充滿，還應(yīng)當(dāng)起到對(duì)電池的保護(hù)和修復(fù)作用：即最大限度的將電池充滿；保護(hù)電池不會(huì)因?yàn)檫^(guò)充、發(fā)熱而損害電池壽命；修復(fù)由于使用不當(dāng)而造成的容量下降。另一方面，用戶在使用充電器的時(shí)候往往關(guān)心的是電池當(dāng)前的充電狀態(tài)，還要充多長(zhǎng)時(shí)間可以將電池充滿?，F(xiàn)在市場(chǎng)上大多數(shù)充電器無(wú)法反映這些信息。這對(duì)以上這兩點(diǎn)，本文介紹了一種可以顯示進(jìn)度的智能充電系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用專業(yè)的充電控制芯片配合單片機(jī)控制的方法，這種芯片可以檢測(cè)出電池充電過(guò)程中電壓電池電壓、溫度、電量的變化，通過(guò)單片機(jī)對(duì)這些芯片的控制及數(shù)據(jù)的讀取實(shí)現(xiàn)充電的智能化。通過(guò)MAX1811 外接LED

2、 燈反映充電狀況，液晶顯示充電進(jìn)度，充滿后及時(shí)關(guān)閉電源等功能。充電器的智能化有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，可以很短時(shí)間內(nèi)將電池充滿，同時(shí)能夠維護(hù)電池，延長(zhǎng)電池使用壽命。1 系統(tǒng)介紹本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如所示：安裝好電池之后，接通輸入直流電源，MAX1811 以快充電流的10%給電池充電，使電壓、溫度恢復(fù)到正常狀態(tài)。如果在預(yù)充時(shí)間內(nèi)溫度正常，則進(jìn)入快充，否則顯示電池故障，LED 指示燈閃爍。進(jìn)入快充后，充電器以恒定電流對(duì)電池充電，電壓緩慢上升，一旦電池電壓到達(dá)所設(shè)定的終止電壓，恒流充電終止電流減小，進(jìn)入滿充過(guò)程，充電器以極小的電流為電池補(bǔ)充能量，可以延長(zhǎng)電池5%10%的使用時(shí)間。充電結(jié)束后，MAX1811 的一個(gè)

3、引腳CHG 由低電平變?yōu)楦唠娖?，?jīng)74LS04 方向反向后引起單片機(jī)中斷，單片機(jī)通過(guò)6N137 切斷電源向MAX1811 供電，此時(shí)LED 燈滅，蜂鳴器報(bào)警。在整個(gè)過(guò)程中DS2762 實(shí)時(shí)采集鋰電池充電信息，通過(guò)單總線傳給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)LCD1602 顯示這些信息。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 電源模塊如U8 為輸出+5V 的電壓轉(zhuǎn)換芯片LM7805，它將12V 的輸入電壓轉(zhuǎn)換為固定的5V 輸出，本系統(tǒng)也可由USB 口直接供電1。2.2 單片機(jī)模塊U1 為STC89C522，時(shí)鐘頻率為12MHZ，U2 為蜂鳴器，蜂鳴器由單片機(jī)的P2.0引腳控制，充電完成后報(bào)警提示用戶。P2.1、P2.2 口控制

4、液晶顯示電池的電壓、溫度、電量。充電完成后單片機(jī)的外部中斷0 被觸發(fā)，此時(shí)單片機(jī)P2.3 口控制6N137 切斷電源向MAX1811 供電，從而保護(hù)充電芯片和電池。P2.6 的開關(guān)用來(lái)選擇充電電壓，做出選擇后，由P2.4 口單片機(jī)給MAX1811 的SELV 引腳發(fā)出控制信號(hào)，在4.1V 和4.2V 之間切換。P2.5口和DS27623交換數(shù)據(jù)，向監(jiān)測(cè)芯片的DQ 口寫指令，并從DQ 口讀取電池充電狀態(tài)。2.3 充電控制模塊MAX181145是一種用計(jì)算機(jī)USB 口內(nèi)置電源來(lái)充鋰離子電池的芯片。充電精度可達(dá)0.5%，外圍元件少，8 管腳SO 封裝。主要用于PDA、數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)等。工作電壓4.3

5、5V到6.5V，工作電流典型值0.9mA（最大值2mA）,關(guān)閉模式時(shí)耗電典型值2.5A，SELV 端接高電平（2V）時(shí)用于終止充電電壓為4.2V 的鋰離子電池充電，SELV 端接低電平（0.8V）時(shí)用于終止充電電壓為4.1V 的鋰離子電池充電。EN 端高電平時(shí)器件正常工作；EN 端接低電平時(shí)，器件關(guān)閉。SELI 端接高電平時(shí)，充電電流為500mA；接低電平時(shí)，充電電流為100mA，CHG 端接1k 電阻及LED 可作充電指示，充電時(shí)此端為低電平，沖完電此端為高電平。在電池電壓低于2.5V 時(shí)充電電流IBATT 約50mA，到2.5V 以上才按設(shè)定的電流（100mA 或500mA）充電，接近4.

6、2V 時(shí)電流下降，達(dá)到4.2V 時(shí)充電電流為零，充電結(jié)束。2.4 鋰電池監(jiān)測(cè)模塊鋰電池的電池監(jiān)測(cè)模塊所示。DS2762 可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電壓、電流、充放電狀況及剩余電量等參數(shù)，并可以把這些數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來(lái)，提供給單片機(jī)作相應(yīng)處理。DS2762 僅用一根雙向數(shù)據(jù)線6即可實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通訊，內(nèi)含溫度傳感器，可免去在電池塊內(nèi)裝設(shè)熱敏電阻，片內(nèi)模數(shù)轉(zhuǎn)換器可進(jìn)行電池電壓監(jiān)測(cè)，以用于判定電池充電和放電的結(jié)束，通過(guò)片內(nèi)電流累加器可實(shí)時(shí)記錄電流流入、流出的總量，具有兩種電流感應(yīng)模式，一是片內(nèi)25m 電阻感應(yīng)方式，二是可由片外用戶選擇的電阻感應(yīng)方式，具有兩種電源模式，即工作方式和睡眠方式。在正常工作模式，DS276

7、2可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流、電壓、溫度和剩余電量等參數(shù)，而在睡眠模式，DS2762 將停止對(duì)這些參數(shù)的監(jiān)測(cè)。DS2762 有16 個(gè)引腳：充電保護(hù)控制腳CC、用戶端電壓正極PLS、放電保護(hù)控制腳DC、感應(yīng)電阻連接端SNS、數(shù)據(jù)輸入、輸出端口DQ、感應(yīng)輸入端IS1/IS2、電源模式選擇端PS、接地VSS、可編程I/O 端PIO、電池正極輸入VDD、感應(yīng)電壓輸入VIN。本電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由DS2762 鋰電池監(jiān)測(cè)芯片、51 單片機(jī)和液晶顯示模塊組成。主要完成電池電壓和溫度的測(cè)量以及剩余電量的監(jiān)測(cè)。由于DS2762 芯片內(nèi)部集成有A/D 轉(zhuǎn)換器和數(shù)字溫度傳感器，因此，要獲得電池的電壓、溫度等參數(shù)，只需通過(guò)單片機(jī)對(duì)

8、DS2762 發(fā)出采集電壓、溫度的控制命令，并待其采樣完畢后自動(dòng)將電壓、溫度的測(cè)量值存入相對(duì)應(yīng)的寄存器，最后再由單片機(jī)讀取寄存器的內(nèi)容即可。電池的剩余電量是用戶所需要的重要信息之一，它可利用電流累加寄存器中的值來(lái)求得。電流累加寄存器的值是由DS2762 實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量電池電流后得到的，因而無(wú)須對(duì)其進(jìn)行控制。通常在電池充電時(shí)，該值增加，電池放電時(shí)，該值減少。這樣，通過(guò)單片機(jī)讀取此值即可獲得剩余電量。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件流程圖所示。4 結(jié)論本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，并配合單片機(jī)的使用，不僅很大程度提高了充電設(shè)備的智能化，而且功能強(qiáng)大，操作方便，延長(zhǎng)鋰電池的使用壽命。隨著各種便攜式電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，帶有電池監(jiān)測(cè)功能的充電器必不可少。本系統(tǒng)只要稍作修改就可應(yīng)用于其它電池的充電系統(tǒng)中，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn) (References)1 郭天祥. 十天學(xué)會(huì)單片機(jī)DB/CD. 北京：天祥電子，2006.2 李群芳，張士軍，黃建. 單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)M. 北京：人民郵電出版社，2005.3 唐小婕. 用DS2762 芯片組成的鋰電池監(jiān)測(cè)電路設(shè)計(jì)D. 青島：中國(guó)海洋大學(xué)，2007.4 戴佳，戴衛(wèi)恒，劉博