基于MAX1898的智能充电器设计.doc

基于MAX1898的智能充电器设计.doc基于MAX1898的智能充电器设计
在人们日常工作和生活中，充电器的使用越来越广泛。从随身 听到数码相机，从手机到笔记本电脑，几乎所有用到电池的电器设备 都需要用到充电器。充电器为人们的外出旅行和出差办公提供了极大 的方便。
单片机在电池充电器领域也有着广泛的应用，利用它的处理控 制能力可以实现充电器的智能化。充电器各类繁多，但从严格意义 上讲，只有单片机参与处理和控制的充电器才能称为智能充电器。
1 实例说明
随着手机在世界范围内的普及使用，手机电池充电器的使用也 越来越广泛。
本章将通过一个典型实例介绍51单片机在实现手机电池充电 器方面的应用。实例所实现的充电器是一种智能充电器，它在单片机 的控制下，具有预充、充电保护、自动断电和充电完成报警提示功 能。
实例的功能模块如下。
•单片机模块：实现充电器的智能化控制，比如自动断电、充 电完成报警提示等。
•充电过程控制模块：采用专用的电池充电芯片实现对充电过 程的控制。
•充电电压提供模块：采用电压转换芯片将外部+12V电压转 换为需要的+5V电压，
该电压在送给充电控制模块之前还需经过一个光耦模块。
• C51程序：单片机控制电池充电芯片实现充电过程的自动 化，并根据充电的状态给
出有关的输出指示。
2 设计思路分析
要实现智能化充电器，需要从下面两个方面着手。
充电的实现。它包括两部分：一是充电过程的控制；二是需 要提供基本的充电电压。
智能化的实现。在充电器电路中引入单片机的控制。
为何需要实现充电器的智能化
充电器实现的方式不同会导致充电效果的不同。
由于充电器多采用大电流的快速充电法，在电池充满后如果不 及时停止会使电池发烫，过度的充电会严重损害电池的寿命。一些 低成本的充电器采用电压比较法，为了防止过充，一般充电到90% 就停止大电流快充，而采用小电流涓流补充充电。
手机电池的使用寿命和单次使用时间与充电过程密切相关。锂 电池是手机最为常用的一种电池，它具有较高的能量重量比、能量 体积比、具有记忆效应，可重复充电多次，使用寿命较长，价格也 越来越低。锂电池对于充电器的要求比较苛刻，需要保护电路。为
了有效利用电池容量，需将锂电池充电至最大电压，但是过压充电会 造成电池损坏，这就要求较高的控制精度。另外，对于电压过低的 电池需要进行预充，充电器最好带有热保护和时间保护，为电池提供 附加保护。
一部好的充电器不但能在短时间内将电量充足，而且还可以对 电池起到一定的维护作用，修复由于使用不当造成的记忆效应，即容 量下降（电池活性衰退）现象。设计比较科学的充电器往往采用专 用充电控制芯片配合单片机控制的方法。专用的充电芯片具备业界 公认较好的一AV检测，可以检测出电池充电饱和时发出的电压变化 信号，比较精确地结束充电工作，通过单片机对这些芯片的控制， 可以实现充电过程的智能化，例如，在充电后增加及时关断电源、蜂 鸣报警和液晶显示等功能。充电器的智能化可以缩短充电的时间，同 时能够维护电池，延长电池使用寿命。
2. 2 如何选择电池充电芯片
目前市场上存在大量的电池充电芯片，它们可直接用于进行充 电器的设计。在选择具体的电池充电芯片时，需要参考以下标准。
•电池类型：不同的电池（锂电池、鎳氢电池、银镉电池等） 需选择不同的充电芯片。
•电池数目：可充电池的数目。
•电流值：充电电流的大小决定了充电时间。
•充电方式：是快充、慢充还是可控充电过程。
本例要实现的是手机的单节锂离子电池充电器，要求充电快速 且具有优良的电池保护能力，据此选择Maxim公司的MAX1898 作为电池充电芯片。
MAX1898配合外部PNP或PMOS晶体管可以组成完整的 单节锂电池充电器。MAX1898提供精确的恒流/恒压充电，电池电 压调节精度为土0. 75% ,提高了电池性能并延长了电池使用寿命。充 电电流可由用户设定，采用内部检流，无须外部检流电阻。MAX1898 提供了充电状态的输出指示、输入电源是否与充电器的连接的输出指 示和充电电流指示。MAX1898还具有其他一些功能，包括输入关断 控制、可选的充电周期重启（无须重新上电）、可选的充电终止安 全定时器和过放电电池的低电流预充。
MAX1898的关键特性如下。
•简单、安全的线性充电方式。
•使用低成本的PNP或PMOS调整元件。
•输入电压：4. 5〜12V。
•内置检流电阻。
• ±%电压精度。
•可编程充电电流。
•输入电源自动检测。
• LED充电状态指示。
•可编程安全定时器。
•检流监视输出。
•可选/可调节自动重启。
•小尺寸pMAX封装。
2. 3 MAX1898的充电工作原理
充电芯片MAX1