毕业设计-小型锂电池充电器的设计

南京师范大学毕业论文目录摘要1Abstract2第一章绪论...........................................................................................................31.1课题的背景及目的.......................................................................................31.2论文的构成及研究状况...............................................................................31.3锂电池充电器的功能描述...........................................................................4第二章锂电池充电器的介绍及系统设计框架..........................................52.1锂离子的介绍...............................................................................................52.1.1锂离子电池的发展.............................................................................52.1.2锂电池的工作原理及结构.................................................................52.1.3锂电池充电器的充电特性.................................................................72.2系统设计框架...............................................................................................92.3锂电池充电方法.........................................................................................102.3.1恒流充电(CC)、恒压充电（CV）、恒流恒压充电（CC/CV）..102.3.2脉冲充电...........................................................................................11第三章锂电池充电器的设计.........................................................................123.1设计思路.....................................................................................................133.2充电器硬件电路设计.................................................................................143.2.1锂电池充电器的工作原理图...........................................................153.2.289C51芯片简介...............................................................................143.2.3系统指示灯电路...............................................................................173.2.4电源电压与环境温度采样电路.......................................................173.2.5精确基准电源产生电路...................................................................173.2.6开关控制电路...................................................................................173.3单片机软件设计.........................................................................................193.3.1系统主流程.......................................................................................123.3.2充电流程设计...................................................................................21结束语23致谢24参考文献(附录)......................................................................................................25南京师范大学毕业论文第1页摘要: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，软件设计南京师范大学毕业论文第2页Abstract:ThisdesignusesSCMsystemforthecontrolofcore,itincludesthepilotlampcircuitonsystem,samplingcircuitaboutvoltageandtemperature,thecausesaboutstandardvoltageandswitchcontrols.Thecircuitachieveschargingbattery,LEDinstructions,theprotectionmechanismandexceptionhandling,andotherfunctions.Thispaperintroducesthefollowingthings:parametersoflithium-battery,principlesandmethodsoncharge,designthinkingandsystemstructureaboutcharger,anditdescribesthefunctionalmodeofthechargerindetail,moreoveritproposesthethinkingofplanandstructureofasystem.Thecircuitwhichbeplanedhavefunctionsofsafety,rapidandsoon.ItcanuseinthechargeofLithium-ionbatterythatisonlyfar-ranging,suchasthebatteryofphone,digitalproductandsoon.Keywords:Lithium-ionbattery,Charger,Hardwarecircuit,Softwaredesign南京师范大学毕业论文第3页第一章绪论1.1课题的背景及目的电子信息时代使对移动电源的需求快速增长。由于锂离子电池具有高电压、高容量的重要优点，且循环寿命长、安全性能好，使其在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景，成为近几年广为关注的研究热点。目前，由于常规充电技术不能适应各类新型电池的要求，因此严重影响电池的使用寿命。所以要想充分利用电池容量或延长电池寿命，必须极其严格地控制充电参数。再者延长电池寿命的关键是合理选择充电参数，如电流、电压和温度。在充电过程中，施加电压的精度对提高电池的效率和延长电池的寿命具有非常重要的作用。超过充电终止电压将导致过充电，这在短期内会增加电池的供电量，但长期来说则会导致电池失效并产生安全问题。实践证明，充电终止电压每提高1%，电池的初始容量就会增大约5%。这种显而易见的短期增益效应会对电池的充电/放电次数产生严重的后果。过充电导致了充电次数的减少。另一方面，欠充电尽管不会产生安全问题，但会显著减小电池的容量。所以现在必须要找到一种新的锂电池充电方法。1.2论文的构成及研究状况（1）首先考虑到锂电池与其他可充电电池的不同，其对充电的要求也不同，讨论出对其比较好的充电控制方法，（2）参考一些比较优秀的充电器，总结别人的优秀设计经验，为自己的设计提供等多的思维空间。（3）从总体上把握充电器的结构、功能，做出总体上的结构框架，并做出其结构框架图。（4）选取MPU（8051）与LTC1325来进行硬件电路的设计。先对LTC1325控制芯片作详细的分析，再根据芯片的特点及充电流程设计硬件电路。南京师范大学毕业论文第4页1.3锂电池充电器的功能描述充电器是特为化学电池设计的理想产品，它们使电池的三项关键指标达到最优化，即容量、寿命和安全性。正是锂离子电池在各个领域越来越广泛的应用，推动了对锂离子电池充电器的研究。目前一些大的厂家生产的充电器都具有以下特点：具备限流保护，电流短路与反充保护线路设计：自动、快速充电、充满电后自动关断等等。有的还具有LED充电状态显示、低噪声、模拟微电脑控制系统等特点。由于锂离子的特点使得其对充电器的要求比较苛刻。其要求的充电方式是恒流恒压方式，为有效利用电池容量，需将锂离子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（精度高于1%）。另外，对于电压过低的电池除了需要进行预充、充电终止检测、电压检测外，还需采用其他的辅助方法，作为防止过充的后备措施，如检测电池温度、限制充电时间，为电池提供附加保护，由此可见实现安全高效的充电控制已成为锂离子电池推广应用的目标。按照锂离子电池的特性参数和充、放电曲线完成充电器设计，可以完成如下的功能：（1）电池充电功能：完成基本的充电功能，能按电池的充电曲线，完成恒流/恒压充电。（2）LED指示：电池正在充电，充电器的LED指示灯显示为红色；充电后，LED指示灯显示为绿色。（3）保护机制：当电池和充电器的工作温度超过设定范围，或者充电电压出现异常时，系统的红色LED指示灯闪烁，期间隔为0.5s。此外，对于过压和过流状况采取相应的保护措施，保证充电的正常运行。（4）异常处理：系统能在排除异常后，重新恢复充电。南京师范大学毕业论文第5页第二章锂电池充电器的介绍及系统设计框架2.1锂离子的介绍2.1.1锂离子电池的发展锂离子电池具有较高的能量重量比和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命较长，价格也越来越低。它的这些特点促进了便携式产品向更小更轻的方向发展，使得选用单节锂离子电池供电的产品也越来越多。锂离子电池的不足之处在于对充电器的要求比较苛刻，对保护电路的要求较高。其要求的充电方式是恒流恒压方式，为有效利用电池容量，需将锂离子电池充电至最