智能充电器控制电路(6)

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4 ISET CT 1.与电池充电电流成比例的模拟输出,。 2.通过设定ISET与GND之间的电阻可改变充电电流。 安全充电时间控制口，电容10uF时，充电时间为3小时。 自动重启控制，如果电池降低电池规定的电压下0.2V，一个新6 RSTRT 的充电周期又开始。接地后自动重启功能有效，充电完成时漏极电流为40uA。如果悬空，充电时间耗尽，只能通过EN/OK来触发重启，充电完成时漏极电流为4uA。 7 8 9 10 BATT GND DRV CS 电池输入端。 地 外部晶体管驱动，该脚接外部PMOS/PNP的栅极/基极。 充电电流输入端，接PMOS/PNP的。源极/极电极。 5 3.2.3 MAX1898的充电工作原理

MAX1898外接限流型充电电源和P沟道场效应管，可以对锂电池进行安全有效的快充，其最大特点是：在不使用电感的情况下，仍能做到很低的功率耗散，可以实现预充电，具有过压保护和温度保护功能，最长充电时间的限制可为锂电池提供二次保护。MAX1898的浮云方式能够使电池容量充至最大。MAX1898的典型充电电路图如图3-6所示。

图3-6中MAX1898的内部电路包括输入电流调节器、电压检测器、充电电流检测器、定时器、温度检测器和主控电路。输入电流调节器用于限制电源的总输入电流，包括系统负载电流与充电电流。当检测到输入电流大于设定的六限电流时，能过降低充电电流从而控制输入电流。因为系统工作时电源电流的变化范围较大，如果充电器没有输入电流检测功能，则输入电源必须能够提供最大负载电流与最大充电电流之和。这将使电源成本增高、体积增大，而利用输入限流功能则能够降低充电器对直接电源的要求，同时也简化了输入电源的设计。

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图3－6 MAX1898的典型充电电路

（1）

电源输入：锂离子电池要求的充电方式是恒流恒压方式，电源的输入需

要恒流恒压，一般的，可以采用直流电源加下变压器提供。

（2） （3）

输出：MAX1898通过外接的场效应管提供锂电池的充电接口。 充电时间的选择：MAX1898充电时间的选择是通过外接电容大小决定

的。标准的充电时间为1.5小时，最大不要超过3小时，根据这个标准确度，可以计算得到外接的电容的容值，如下所示：

定时电容C和充电进Tchg的关系式满足：C[nF]=34.33*Tchg[hours] （4） 1400/Rset

设置充电电流：MAX1898充电电流和限流阻Rset的关系式满足Imax＝

当充电电源和电池充电电流达到快充电流的1%，或者是充电时间超出片上预置的充电时间。MAX1898能够自动检测充电电源，没有电源时关断以减少电池的漏电。启动快充后打开外接的Ｐ型场效应管，当检测到电池电压达到设定的门限时进入脉冲充电方式，P沟道场效应管打开时间会越来越短，充电结束时，LED指示灯会呈现出周期性的闪烁。具体闪烁含义如下表3-3所示：

表3-3 LED指示灯状态说明 充电状态 电池或充电器没有安装 快充或脉冲浮充 快充结束或初始化 充电结束 23

LED指示状态 关闭 亮 LED以2Hz频率闪烁 LED闪烁周期为4s 武汉科技大学本科毕业设计

锂离子电池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。锂离子的这些特点使得选用单节锂离子电池供电的产品也越来越我。然而，锂离子电池的不足之处在于对充电器比较苛刻，因此需要对智能充电器进行有效的控制。

为了有效利用电池容量，需将锂离子电池充至最大电压，但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，还需要控制充电过程以对电池提供保护。

在MAX1898内置的充电控制和外围的单片机控制下，充电过程分为预充、快充、满充几个部分。以下分别介绍：

(1)预充：在安装好电池之后，接通输入直流电源，当充电其检测到电池时将定时器复位，从而进入预充过程，在此期间由CT外接电容确定，如果在预充阶段内电池电压达到2.5V，则进入快充过程；如果超过预充时间后，电池电压低于2.5V，则认为电池不可充电，充电器显示电池故障，由单片机发出故障指令，LED指示灯闪烁。

(2)快充：快充过程也称为恒流充电，此时充电器以恒流电流对电池充电。根据电池厂商推荐的充电速率，一般锂离子电池大多选用标准充电速率，充满电池需要1个小时左右的时间。恒流充电时，电池电压将缓慢上升，一旦电池电压达到所设定的终止电压，恒流充电终止，充电电池快速递减，充电进入满充过程。

(3)满充：在满充过程中，充电电流逐渐衰减，直到充电速率降到设置值以下或满充时间超时，转入顶端截止充电；顶端截止充电时，充电器以极小的充电电流为电池补充能量。由于充电器在检测电池电压是否达到终止电压时有充电电流通过电池内阻，尽管在满充和顶端截止充电过程中充电电流逐渐下降，减少了电池内阻和其他串联电阻对电流端电压的影响，但串联在充电回路中的电阻形成的压降仍然对电池终止电压的检测有影响。一般情况下，满充和顶端终止充电可以延长电池5%－10%的使用时间。

(4)断电：当电池充满后，MAX1898芯片的2引脚发送的脉冲电平被单片机检测到，引起单片机的中断，在中断中判断出充电完毕的状态。此时，单片机将通过P1.2口控制光耦，切断7805向MAX1898芯片的供电，从而保证芯片和电池的安全，同时也减少功耗。

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3.3 电源电路及光电隔离器

由于MAX1898输入电压范围为4.5-12V。锂电波要求充电方式是恒流恒压方式，电源的输入需要采用恒流恒压源，一般采用直流电源外加稳器实现，这里使用三端稳压LM67805，因为其外围电路简单且输出功率稳定。另外，需要实现51单片机对MAX1898的智能控制，因此要加入光耦进行电器隔离，方便设计。

光电隔离器或光电耦合器,简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的元件，对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。当输入端加电信号时发光二极管（LED）发出光线，使之发出一定波长的光，受光器接收后就产生光电流，从输出端流出，从而实现“电—光—电”转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。

图 3-8 电压转换及光耦隔离部分原理图

U3为输出+5V的电压转换芯片LM7805，它将12V的输入电压转换为固定的5V输出；U4为光耦隔离芯片6N137，其输入LM7805产生的5V电压，输出为经过隔离的5V电压，U4的2脚和单片机的P2.0相连，由单片机控制适时地关闭充电电源。

本次设计选择了6N137光耦合器。6N137光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器，其内部有一个850nm波长和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。具有温度、电流和电压补偿功能，高的输入输出隔离。

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1）特性：

①转换速率高达10MBit/s; ②摆率高达10kV/us; ③扇出系数为8; ④逻辑 …… 此处隐藏：1832字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……