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多功能充电器设计
摘要
电子技术的快速发展使得各种各样的电子产品都朝着便携式和小型轻量化的方向发展,也使得更多的电气化产品采用基于电池的供电系统。目前,较多使用的电池有镍镉、镍氢、铅蓄电池和锂电池。它们的各自特点决定了它们将在相当长的时期内共存发展。由于不同类型电池的充电特性不同,通常对不同类型,甚至不同电压、容量等级的电池使用不同的充电器,但这在实际使用中有诸多不便。 本文介绍一种基于单片机的智能充电器的设计方法。该充电器可以实时采集电池的电压和电流,并对充电过程进行智能控制。它可以自动计算电池的已充电量和剩余的充电时间,也可以改变参数来适应各种不同电池的充电。系统中的管理电路还具有保护功能,可防止电池的过充和过放对电池造成损坏。
关键词: 科技/电子产品/充电器/多功能
目录
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
一、电子技术的发展对人们生活的影响 1
二、进出门自动问候装置 1
2
工作原理 2
电路原理图 4
元器件选择 4
5
工作原理 5
电路原理图 8
元器件选择 10
三、进出门自动装置的应用 10
致谢 11
参考文献 12
(附录) 13
多功能充电器设计
一、多功能充电器对人们生活的影响
 随着数码相机、 MP 3和 CD碟机等电器逐步进入爱好者手中。充电电池的使用也更加普及。对充电器的要求也愈来愈高了。充电器应以实用方便为主,原则要求:可以对常用的 1 ~ 4节镍镉、镍氢和锂电池进行单独或同时充电。互不影响;可以选用多种电流进行充电。以满足不同种类、不同容量电池充电的需要。充电器应具有保护措施。防止过充电;为消除镍镉电池的记忆效应和恢复电池的容量。
二、多功能充电器
本文介绍一种基于单片机的智能充电器的设计方法。该充电器可以实时采集电池的电压和电流,并对充电过程进行智能控制。充电器采用单片机GMS97C2051作编程控制器,其内部的比较器用作电池最高温度检测,用1片LM324和1支TL431以及若干分立元件构成恒压—恒流电路、电压检测电路、基准电压源(兼作单片机电源)电路。它可以自动计算电池的已充电量和剩余的充电时间,也可以改变参数来适应各种不同电池的充电。系统中的管理电路还具有保护功能,可防止电池的过充和过放对电池造成损坏。
工作原理
充电器采用单片机GMS97C2051作编程控制器,其内部的比较器用作电池最高温度检测,用1片LM324和1支TL431以及若干分立元件构成恒压—恒流电路、电压检测电路、基准电压源(兼作单片机电源)电路。

作为电池电压检测基准,同时作单片机电源。电路由TL431、T3、R18、R19、R20、C5组成。由电路可知,当R19=R20时,晶体管T3的发射极(e极)电压等于TL431内部基准电压(UR=)的两倍,即2UR=5V。
——恒流电路
如图1中由U1A和U1B及其周围元器件所组成的一个典型的双环反馈控制电路。其中U1A为电压控制的运放,U1B为电流控制的运放。由电路分析知:电压控制的输出电压U0控制着电流控制的电流设定值,因此电压控制先于电流控制,这时电流控制电路是恒压控制的组成部分。
电路工作原理如下:
恒压控制电路由运放U1A、电阻R1~R10、电位器W1、电容C1、二极管D1、以及开关SW等组成。其作用是锂离子电池充电时,控制电池电压不超过设定值。恒压设定值US由R1、R2和W1对基准电压5V分压确定,当SW联接电池的正极后,反馈电压UC由R8、R9对Ub+分压引入,加上R6、R7、,设误差电压E=Ua一Uc,则有U1=Ua
 + E·(P + I·∫dt),式中比例系数P=R6/R7,常数I=1/ (R7·C1)。当反馈电压UC较小即E>0时,U1会不断增大直到消除误差(E=0),否则U1会达到最大值,但由于二极管D1的钳位作用使UO=,从而使电流控制电路的设定电压Ud=UO·R12/(R11+ R12)不变,相应地电池以恒流方式充电。反之,当反馈电压UC较大即E<0时,U1会不断减小直到消除误差(E=0),否则U1会达到最小值U1=0,从而使电流控制电路的设定电压Ud逐渐减小直到零,相应电池以恒压方式充电。
显然,恒压控制是通过调节电流控制电路的设定电压,即改变电池充电流完成的。电路主要参数由下面方程计算:
Ubt=Ub+-Ub-  (1)
(Us-Ua)/R3=Ua/R4+(Ua-Ub-)/R5  (2)
当恒压控制电路处于平衡状态时,电容C1无电流,则有: