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锂离子电池充电器的设计毕业论文 目 录 摘 要 I Abstract II 第一章 绪 论 1 1.1 课题背景 1 1.2 锂离子电池的工作原理 2 1.3 锂离子电池的电特性及充电方式 3 1.3.1 锂离子电池的充放电特性 3 1.3.2 锂电池的充电方法 4 1.4 课题意义 7 第二章 系统的硬件设计 8 2.1 系统的整体设计方案 8 2.2 充电电路的设计与实现 10 2.2.1 单片机选型 10 2.2.2 电源模块的设计 11 2.2.3 单片机外围电路的设计 12 2.2.4 快速转换器的设计 13 2.2.5 快速调节器操作 14 2.2.6 选择快速转换器的电感 15 2.2.7 JTAG口设计 15 2.3 锂离子电池的充电过程 17 2.4 充电过程参数控制 18 第三章 PCB板布线 20 第四章 系统的软件设计 22 4.1 系统软件设计的组成部分 22 4.1.1 主程序 22 4.1.2 校准ADC子程序 24 4.1.3 监测电池子程序 25 4.1.4 快速充电子程序 26 4.1.5 低电流充电子程序 27 4.1.6 关闭PWM子程序 28 4.1.7 测量子程序 28 4.1.8 调节电压子程序 29 4.1.9 调节电流子程序 30 4.1.10 中断服务程序 31 4.2 系统软件调试 32 第五章 结论 34 参 考 文 献 35 附录A 锂电池充电器原理图 36 附录B 锂电池充电器的PCB板 37 附录C 锂电池充电器程序设计 38 致 谢 58 第一章 绪 论 1.1 课题背景 随着信息技术的迅猛发展，信息化正以不可思议的速度渗透到各个领域，电池作为一项传统产业，正经历着前所未有的变革，特别是在通信、动力及军用领域，对电池均有新的要求，为了满足市场的需求，智能电池应运而生。NiMH）电池、可充电碱性电池和锂电池。与之相适应的更复杂的电池充电和保护电路应运而生。 最近几年电池技术的革新主要体现在锂电池技术上。锂电池的容量比目前大批量生产的任何可充电电池（如NiCd、NiMH）电池的容量都大。虽然以体积作为度量尺度时锂电池的容量仅比同样体积大小的NiMH电池容量仅大10%-30%，但是对于便携式设备体积大小并非其唯一重要指标，设备的轻重度同样很重要。当以单位重量计算储能多少时，锂电池的优势一下体现出来了。NiMH电池相对锂电池而言要重些，同等质量的容量相比，锂电池将近是NiMH电池的两倍。 ?目前流行的铅酸密封蓄电池充电器大多采用三段式（恒流、恒压、浮充）充电方法，充电时间长，效率低，对电池的保护差，容易发生过充电或者充电不足的现象。过充电，可使蓄电池发热，电解液失水；充电不足，可使蓄电池内化学反应不充分，并且长期充电不足会导致容量下降。以上两种情况都会降低蓄电池的使用寿命。由此可见，充电器性能的好坏直接影响到蓄电池的使用效果和使用寿命。? 通常来说，简易充电器是不能够为不同工艺所制造的电池或者是相同工艺但是容量、电压不同的电池充电的。用简易的充电器为上述不同的电池充电，轻则造成电池充电不当，重则会酿成一系列的安全事故。用微控制器则可以解决上述问题。将微控制器用于电池充电的场合，除了智能控制的优势之外，还有降低成本、结构简单的特点。使用微控制器能够在很短的周期内开发出可应用于各种场合，功能完善的智能充电器，另外微控制器也能狗轻松实现串行通信、实时数据记录和监测。 ±50mV，若充电电压超过4.5V可能造成理离子电池的永久性破坏。此阶段为恒压充电阶段，充电电流下降较快，温度上升，最后当电流下降到某一范围，进入涓流充电阶段：涓流充电也称维护充电，在维护充电状态下，充电器以某一充电速率给电池继续补充电荷，最后使电池处于充足状态。用这种方法，第一个小时可充入电池额定容量的80%，两小时后电池即可充到额定容量。电池充电终止的检测方法是判断充电电流，当充电电流降到某一定值时终止充电。例如充电电流降80mA(典型值为起始充电电流的10%左右)时终止充电，也可以在检测到电池电压达到4.2V时启动定时器，在一定的延时后终止充电。锂离子电池典型充电特性曲线如图1-1所示： 图1-1 锂电池充电曲线示意图 锂离子电池的放电特性比较简单。一般，锂离子电池放电起始电压为4.2V，放电终止电压约为2.5V，放电终止时，电池电压不得低于2.2V，否则将造成电池的永久性损坏。此外锂离子电池的放电电流也不应过大，放电电流一般不应超过3C，否则也会严重影响电池寿命与使用质量。需强调的一点是，不同的放电速率放出锂离子电池额定容量的程度也不同，例如容量为500mAH的锂电池用0.2C(100mA)的放电速率放电时，可放出全部额定容量，而采用1C(500mA)的放电速率，