锂电池充电器的设计

第0页扬州工业职业技术学院2009—2010学年第二学期毕业设计课题名称：锂电池充电器的设计设计时间：2010.02.01—2010.05.21系部：电子信息工程系班级：0701电气技术姓名：指导教师：第1页总目录第一部分任务书第二部分开题报告第三部分毕业设计正文第2页第一部分任务书第3页扬州工业职业技术学院毕业设计任务书系部电子信息工程系指导老师职称学生姓名班级0701电气技术学号设计题目锂电池充电器的设计设计内容目标和要求一、毕业设计内容目标：锂离子电池具有较高的能量重量和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命长，价格也越来越低。一个良好的充电器可使电池具有较长的寿命。利用89C51单片机设计的智能充电器，具有较高的测量精度，可很好的控制充电电流的大小，适时的调整，并可根据充电的状态判断充电的时间，及时终止充电，以避免电池的过充。二、毕业设计要求：1、提出选题的初步设想和研究目的；2、收集、整理与毕业设计有关领域的信息资料；3、完成本毕业设计电路原理图设计；4、完成本毕业设计程序流程图和主程序；5、完成软件和硬件系统的调试，功能指标达到技术要求；6、根据本毕业设计的设计、编程、工作过程，形成符合学校规定的毕业设计书面文档。教研室审核系部审核第4页第二部分开题报告第5页扬州工业职业技术学院电子信息工程系10届毕毕业业设设计计（（论论文文））开开题题报报告告书书学生姓名专业班级0701电气技术学号题目锂电池充电器的设计指导教师职称学位题目类别□工程设计□基础研究□应用研究□其它【课题的内容与要求】锂离子电池具有较高的能量重量和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命长，价格也越来越低。一个良好的充电器可使电池具有较长的寿命。利用89C51单片机设计的智能充电器，具有较高的测量精度，可很好的控制充电电流的大小，适时的调整，并可根据充电的状态判断充电的时间，及时终止充电，以避免电池的过充。【前言】近年来，各种携带式的电子产品成为市场上的热门，如手机、数位相机、个人数字助理（PDA）、笔记型电脑等3C(Computer,Communication,ConsumerElectronics)等等产品均朝向无线化、可携带化方向发展，对于产品的各项高性能元件也往「轻、薄、短、小」的目标迈进，因此对于体积小、重量轻、能量密度高的二次电池需求相当迫切。因此,电池厂商也研发出各种不同用途的电池，来适应电子装备的需求。使电子产品具有携带更方便，使用时间长等特点。【方案的比较与评价】锂离子电池具有以下优点：（1）能量密度高，其体积能量密度和质量能量密度分别可达360W•h/dm3和150W•h/kg，而且还在不断提高。（2）工作电压高，通常单节锂离子电池的电压为3.7V，单体电池即可为3V的逻辑电路供电。对于要求较高供电电压的电子设备，电池组所需串联电池数也可大大减少。（3）自放电小，每月10%以下，不到镍镉电池的一半。（4）可快速充放电，1次充电时容量可达标称容量的80%以上。锂离子电池负极用特殊的碳电极代替金属锂电极，因此允许快速充电。在特定情况下可在短时间内充足电，而且安全性能大大提高。（5）寿命长，锂离子电池采用碳负极，在充放电过程中，碳负极不会生成金属锂，从而可以避免电池因内部金属锂短路而损坏。目前，锂离子电池的寿命可达1000次以上，远远高于各类电池。（6）允许温度范围宽，锂离子电池具有优良的高低温放电性能，可在-20~+60之间工作。高温放电性能优于其它各类电池。第6页【预期的效果及指标】此次设计的通用型的充电器，可使工作电压范围在4.7~16V;，电池电压大于3V小于4.2V时用800mA恒流充电，电池电压等于4.2V后用恒压充电，电流逐渐减小到40mA时充电结束，并且充电时间控制在6~7小时。这个设计使用单片机对充电进行控制，并综合使用定时控制、电压控制和温度控制来中止快速充电，确保不会因过充电而损伤电池。【进度安排】2010年2月1日-2010年2月28日选题、调研、收集资料、论证、开题2010年3月1日-2010年3月20日方案、电路、硬件、软件设计2010年3月20日-2010年4月15日软硬件调试、写作初稿2010年4月15日-2010年5月21日修改、定稿、打印【参考文献】[1]余发山.单片机原理及应用技术[M].中国矿业大学出版社.2003[2]刘宝泉.智能充电器设计与实现[M].西北工业大学.2004[3]张占松.开关电源的原理与设计[M].电子工业出版社.2003[4]杨帮文.实用电池充电器与保护器电路集锦[M].电子工业出版社.2004[5]刘超.基于单片机的智能手机电池充电系统[J].长春理工大学学报.2007（2）[6]彭颖.一种锂离子电池充电器芯片的设计[D].华中科技大学.2005[7]周玲.基于单片机控制的智能充电器设计[D].广西大学.2006【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等）□同意提交开题论证□修改后提交□不同意提交（请说明理由）指导教师签章：年月日【系部意见】□同意指导教师意见□不同意指导教师意见（请说明理由）□其它（请说明）系（部）主任签章：年月日第7页第三部分毕业设计正文第8页锂电池充电器的设计[摘要]本设计以单片机为控制核心，系统由指示灯电路、电源电压与环境温度采样电路、精确基准电压产生电路和开关控制电路组成。实现了电池充电、LED指示、保护机制及异常处理等充电器所需要的基本功能。本文对锂离子电池的参数特性、充电原理与充电方法进行了详尽的描述，并提出了充电器的设计思想和系统结构。该电路具有安全快速充电功能，可以广泛应用于室内外单节锂离子电池的充电，如手机、数码产品电池等。[关键词]锂离子电池，充电器，硬件电路，软件设计ThedesignoflithiumbatterychargerSuiChaoyun0701electricitytechniqueAbstract:ThisdesignusesSCMsystemforthecontrolofcore,itincludesthepilotlampcircuitonsystem,samplingcircuitaboutvoltageandtemperature,thecausesaboutstandardvoltageandswitchcontrols.Thecircuitachieveschargingbattery,LEDinstructions,theprotectionmechanismandexceptionhandling,andotherfunctions.Thispaperintroducesthefollowingthings:parametersoflithium-battery,principlesandmethodsoncharge,designthinkingsandsystemstructureaboutcharger,anditdescribesthefunctionalmodeofthechargerindetail,moreoveritproposesthethinkingofplanandstructureofasystem.Thecircuitwhichbeplanedhavefunctionsofsafety,rapidandsoon.ItcanuseinthechargeofLithium-ionbatterythatisonlyfar-ranging,suchasthebatteryofcellphone,digitalproductandsoon.Keywords:Lithium-ionbattery,Charger,Hardwarecircuit,Softwaredesign第0页目录第一章绪论...........................................................................................................11.1课题的背景及目的.......................................................................................11.2论文的构成及研究状况...............................................................................11.3锂电池充电器的功能描述...........................................................................2第二章锂电池充电器的介绍及系统设计框架.......................................................32.1锂离子的介绍...............................................................................................32.1.1锂离子电池的发展............................................................................32.1.2锂电池的工作原理及结构................................................................32.1.3锂电池充电器的充电特性................................................................52.2系统设计框架...............................................................................................62.3锂电池充电方法...........................................................................................82.3.1恒流充电(CC)....................................................................................82.3.2恒压充电（CV）................................................................................82.3.3恒流恒压充电（CC/CV）..................................................................92.3.4脉冲充电............................................................................................9第三章锂电池充电器的设计.................................................................................103.1锂电池充电器的工作原理.........................................................................103.1.189C51芯片简介...............................................................................113.1.2系统指示灯电路.......................................................