数事找来用
电池长寿命充电器的设计
王前波段晓健张谦王飞联
（中北大学信息与通信工程学院山西太原030051）
应用研究
摘要：随着信息技术的还猛发展，信息化正以不可思议的速度渗透到各个领城，锂电池具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电速率小、无记忆效应、无环境污象、安全性好及体积小、重量轻等突出优点，广泛应用于许多领城。长期以来人们都非常重视提高锂电池的容量，以换来相同情况下更长久的工作时间。本设计通过更精确的充电过程控制，来达到延长电池寿命的目的。
关键词：锂电池长寿命充电器STC12C5A62AD
文章编号：10079416（2011)06003102
中图分类号：TM02
文献标识码：A
自20世纪70年代人们用锂傲成了一次性锂电池和1990年 SONY公司在市场上推出锂离子二次电池(通常简称为锂离子电池或锂电池)以来，锂离子电池以其较高的能量密度、较高的电池电压、自放电少、周期寿命非常长、环保，且充电和维护简单等优势，迅速替代了镍锡、镍氢电池，成为最受欢迎的高能电池。由于充电方法的不合理造成锂电池的寿命的减少或者不能工作，这样就造成了浪费，也不利于环境。如果能研究出一种可以使延长锂电池寿命的充电方法，并且得到广泛推广，既有利于环境，又节约了资源！
一直以来，人们关注的焦点停留在提高锂离子电池的容量上，其实较长的电池寿命、较多的充电次数或较安全的电池比电池容量更重要。本文介绍可以大幅延长电池寿命的锂离子电池充电方法。
1、充电器具体设计方案
目前对理电池仍然以恒流恒压的充电方法为主，本文采用分级定电流充电方法。
充电过程：第一阶段采用小电流对电池进行预处理，防止电池过放电带来的影响，在过放电后电池电压低于3.0V时，还会造成电池的失效。用小电流充电，在电池电充到3.0V后再用正常方式充电。第二阶段用大电流快速充电。第三阶段当在电池电压达到额定充电电压（额定电压设置为4.1V）时，转为恒压模式确保电池充满。
MCU是系统的核心，本文选取了完全兼容8051的高性能单片
机STC12CSA62AD。 2、充电器IC的组成
为了满足上述要求，本文充电器IC内部由下述几部分组成： 12C5A62AD芯片、电源电路（由开关型或线性电源组成）、包括2个恒流源（其精度一般5%左右0.5C和1.25C）、恒压源（精度 0.75%~1%4.1V）、电池温度检测电路、电池电压检测电路、基准
电压源、3个电池继电器。 3、电路的设计与功能实现
3.1测量部分
电池电压测量主要是对电池刚放人充电槽时的持续放电时的电压、大电流充电瞬间的电池电压以及瞬间放电后的静止电压进行测量，其值等于ADC6口采样值乘以5，单位为mV。 12C5A62AD的工作电压5.12V是经过特别计算的，由于MCU的采样位数是10，面5.12V/2"=5mV，所以A/D采样值乘以5mv就能得到了该端口的实际电压值，这样设计目的时为了减少单片机的计算量。经过LT1084稳压的Vcc2在用电电流不大（约40mA）的情
方方数据
况下，使用单片机自带由的10为A/D转换器，测量范围可以达到 0~5.115V，测量精度在5mV以内（ADC6引脚接电压检测电路）。
温度是通过测量热敏电阻上的分压而换算得到的，热敏电阻若是线性的，就能实时测出当前的电池温度值，否则要增加非线性补偿。本文用的是负阻非线性热缴电阻TA0-2，充电时电池紧贴在热敏电阻的金属部分。为了实现温控，事先测出几个温度点的阻值(分压值)，MCU通过改变电池充电的脉宽来保证电池不超出预设温度（ADC5接温度检测电路）。
电流是通过测量R4上的电压除以R4的阻值而得到，若ADC3 口的采样值为X，则当前电池充电电流值就为50X毫安。放电时 R4上的电压为负，而A/D采样最小只能为零，所以放电电流不能测出，但根据电路估算出放电电流为300mA左右（ADC3接电流检测电路）。
3.2充放电部分
放电电路由NPN晶体三极管8050和R1、R2组成，当电池放入电槽时，系统会自动检测电池电压，而后根据MCU检测到电池电压的大小对电池进行充电。：
3.3时间产生
本文用for循环结构来产生时间。for循环结构“for(j=0； <124；j++)（；"的执行时间为1ms。通过改变循环次数，可得到不同时间的延时。当然，也可以不用for循环而用别的语句实现延时。本文设定每5s进行一次重新赋值，再加个for循环结构进行嵌套即可实现。
3.4具体过程的描述
当芯片检测到电池电压的值<=3.0V时P2.4口输出高电平1维
电器导通，电池进人消流充电模式：在电池充电的过程中不断对点吃的电压进行检测，当芯片检测到电池电压>=3.0V时，P2.4输出低电平，1继电器断开，同时P2.5输出高电平，2继电器导通，电池进人大电流充电模式；当芯片检测到电池电压<=4.1V时， P2.5输出低电平，2继电器断开，同时P2.6输出高电单，3继电器导通，电池进人4.1V恒压充电模式。当芯片检测到电池的电压 >=4.18时，P2.6输出低电平，3继电器断开，当电池电压低4.18V 时，P2.6输出高电平3继电器导通，电池继续充电如此循环知道充满为止。
在充电过程中，电池温度检测电路一直对电池温度进行检测，当电池的温度达到电池能充电的的温度范围的极限时，任何充电模式都停止。知道温度降低到电池能充电的温度范围以内，电池方可充电。
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