可編程智能充電器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分析

1、可編程智能充電器設(shè)廿與實(shí)現(xiàn)目錄一、 系筑總體方案按廿 - - 2二、 硬件模塊方案投廿論證 - - 3三、 理論分林與按廿 - - 6呱、程序按廿 - 7五、總結(jié) - 8As 參考文獻(xiàn) - 9總結(jié)資料 蘭要：本系貌是基于 STC12C5A60S片機(jī)為控制核心 , 利用單片機(jī)內(nèi)部 PWM脈寬調(diào)制產(chǎn)生可用軟件控超的充電電源。整個(gè)系鋭控超的過(guò)程中，首先檢測(cè)電池加人電路后，電池進(jìn)人充電過(guò)程，充電過(guò)程分為碩充電過(guò)程（涓渣充電），恒流充電 U程（大電流充電），恒壓充電過(guò)程三個(gè)過(guò)程，其中預(yù)充電過(guò)程三分抑自動(dòng)跳人下一過(guò)程及恒流充電過(guò)當(dāng)達(dá)到系貌設(shè)定的電壓閥值系貌自動(dòng)進(jìn)人恒壓充電過(guò)程，由于電程，也自身性能因素 ,

2、 當(dāng)電池兩竭電壓穩(wěn)定后其電爲(wèi)會(huì)慢慢減小 , 當(dāng)電流 小到一定值時(shí)通過(guò)單片機(jī)判斷充電已完成關(guān) Bi充電電壓停止充電。整 由恒壓電路、恒流電路、電壓 / 電流采集電路、單片機(jī)控單片機(jī)內(nèi) 8SA/D果集電路）、及數(shù)碼管 /LED顯示電胳。個(gè)系統(tǒng)具體胃電路（包祐關(guān)鍵詞： STC12C5A60S片機(jī) , LED顯示，恒壓、恒流電路，電流采集電路1、系統(tǒng)方案總體披廿1.1系統(tǒng)組成部分整個(gè)系統(tǒng)具體由恒壓電胳、 恒流電路、 電壓/ 電流采集電路、 單片機(jī)控制 電路（色括單片機(jī)內(nèi)部 A/D采集電路） 、及數(shù) f/LED顯示電路。 電流呆集部分 通過(guò)用 LM324運(yùn)赦搭建的減法器電路，以有效、正常赦大差模信號(hào)，合

3、理抑致 共模信號(hào) , 呆集采樣電皿兩端的電勢(shì)差，進(jìn)而得到電路電流值。恒壓電路和恒 流部分（電路中的電流以小阻值的采樣電嘰的電壓形式使用）都采用低速低功率高増益的集成 El運(yùn)朋 LM324構(gòu)成簡(jiǎn)單的比較器電路和反債回路，以實(shí)時(shí)監(jiān)腔充 電電壓和反彊電壓值來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)恒壓效應(yīng)，同時(shí)此處反彊回路具有良好的折共模 干擾能力。恒壓恒流部分 iiilZfi菅 IN4148單向?qū)ㄌ匦?，進(jìn)行耦臺(tái) , 實(shí)現(xiàn)電 路的整體完善腔制。 ftflTK圖：1.2系筑方案的實(shí)施系貌上電開始，通過(guò)按覽設(shè)置充電電壓?jiǎn)T恒流充電時(shí)的電流值（初始化時(shí)沒有通 11按謎設(shè)置，系貌將默認(rèn)設(shè)置我們認(rèn)為的最佳 ffi ）o IJ） 始值設(shè)置后，

4、系貌將檢測(cè)是否有電池加人電路，主要通 il 電壓采集口電壓值來(lái)檢測(cè)，沒有檢測(cè)到電池纟 I LED燈亮。當(dāng)有檢測(cè)到電池后，藍(lán)色 LED燈亮，說(shuō)明系鋭開始給 電池充電，先給電池小電 S 110mA充電三分鉀，即涓流充電過(guò)程持續(xù)三分鉀 ,然后系貌自動(dòng)進(jìn)人恒流充電過(guò)程，夫電流快速充電，其中大電流值可以通 11按權(quán)設(shè)置， 當(dāng)檢測(cè)到電池電壓達(dá)到一定值后， 自動(dòng)轉(zhuǎn)入恒壓充電模式 , 當(dāng)電也兩竭 的電壓恒定時(shí)其電流會(huì)慢慢減小 , 如果檢測(cè)到電流值小于伽 A 時(shí)系統(tǒng)會(huì)將充 電電壓關(guān)Ho nt時(shí)我 m可以認(rèn)為電池充電完成 , 停止充電。整個(gè)過(guò)程中兩個(gè)皿3。FAM1mmFO.1WD1 fQ2fhff2PSAS .1

5、II,MIPFfb-TT!.tl W位數(shù)碼管分別顯示檢測(cè)電流值 , 電壓值。2、硬件模塊方案按廿論證2.1IVICU按建、顯示電路方案選擇共陽(yáng)數(shù)碼管顯示部分通 11兩片 74HC595和單片機(jī)連通謹(jǐn)行控制 , 兩個(gè)LED貞接加到單片機(jī) P2.3, P2.2 1顯示電也充電與否 , 釆用共皿連接，按建 同樣直接加在兩個(gè)單片機(jī) I/O口上 o 12單片機(jī) P1 口的特殊功能 , 其中 P1.3,P1.4是 PWM脈寬調(diào)節(jié)輸出口，分別輸入系纜所需控制電壓、控制電流的信號(hào) ,P1.0、 P1.1兩口釆集電池兩端充電電流和電壓，并在數(shù)碼管上顯示。? U4 幻 MlrnixasTALE ERrmP1.1P

6、12 31391 4 P1$PIS?1.7FOiy/i ( ofUJfXS S5S858S55 U2 .rojrzof ra&vKia?/AD?P2.1IA3 ?2AC rrz2 諛P24/ACPZsaOPZ6TAU PZKABranriwc-ra.inxrF32nrrcPWT-Pl EP3sm ?3GfWP3.?iirugp卜588588 Sshpol- 一】:.?l. :L To-:J k去 ? .二工:二單片機(jī)部分仿真圖2.2 PWM電圧轉(zhuǎn)換模塊及 iBIJ!（調(diào)節(jié)）方案 本系統(tǒng)中的 DAC轉(zhuǎn)換電路?？煊蒘TC12C5A60S片機(jī)自帶的兩路脈沖寬度4調(diào)制 PWM編岀進(jìn)行相應(yīng)皿容濾波之后得

7、到想要的直流有效電圧值，在將此兩 路有效電壓值輸入、匹配至模擁助能電路之前還需加一中間緩沖跟師器電路師 址折的變換。其中 PWM 0為提哄充電電胳恒定電壓參考 |fi , PWM1為提供充電電 路恒流（限流）充電參考值。兩路 PWM,一路 PWM調(diào)節(jié)充電電壓；另一路電流，其是穩(wěn)定不動(dòng)的，通過(guò)與充電電流實(shí)時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確比較，以充分實(shí)模武，當(dāng)然在此設(shè)廿中，絕對(duì)恒流是相對(duì)而言很難實(shí)現(xiàn)的，在腔制充有些許小的電流渋動(dòng)還是本系貌所能許可的。就此 DAC轉(zhuǎn)換方案 ,PWM則腔制著現(xiàn)恒流充電電電流 X圍內(nèi)控制充電電壓的電壓信號(hào)控制充電電流的電壓信號(hào)2.3 ADC轉(zhuǎn)換模塊及調(diào)理（調(diào)節(jié)）方案系貌中的 ADC采樣電胳模

8、塊同上也是借助 STC12C5A60S片機(jī)自帶的 8 IS 10 E高速 AD轉(zhuǎn)換器，其處理速度可達(dá) 250KHZ（25 JJ次/ 秒）。 8路電壓輸人型 A/D,可以做相關(guān)溫度檢測(cè)、電池電壓檢測(cè)、按建掃描、頻譜檢測(cè) 等。其上電復(fù)位后 P1 口為弱上拉型 I/O口，用戶可以通 11狀件設(shè)置將 8路 中的任何一路設(shè)置為 A/D轉(zhuǎn)換 , 不需要作為 A/D轉(zhuǎn)換使用的口可以墨續(xù)做為 I/O 口使用。STC12C5A60S列單片 Hl的 ADC是逐次比較里 ADC0逐次比 較型 ADC由一個(gè)比56較器和 D/A轉(zhuǎn)換器溝成，通 il逐次邏輯，從最高位 （MSB） 開始，順序地對(duì)毎一輸人電壓與內(nèi)置 D/A

9、轉(zhuǎn)換器輸岀進(jìn)行比較，經(jīng) U名次比 較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量逐次逼近輸人模量對(duì)應(yīng)値。逐次比較型 ADC轉(zhuǎn) 換器具有速度高、助耗低等優(yōu)點(diǎn)。此電路系統(tǒng)中僅占用其中二路 ADC轉(zhuǎn)換；其中一路 ADC采樣充電電壓 值，由模充電功能電路輸岀直流電壓值，在其?？谠俳右恢虚g緩沖電壓跟 師器電路以訐 11折變換后將其輸人給 MCU信號(hào)調(diào)理電路，并通過(guò)顯示系 貌實(shí) W?fi顯示和監(jiān)測(cè)；另外 一路 ADC果樣充電電壓轉(zhuǎn)電流值 , 在此呆樣 電路中，優(yōu)先選用由運(yùn)赦組合而成的板法器電路，將其加至取樣電 H1兩常實(shí) 時(shí)同步呆樣電壓 , 經(jīng)運(yùn)算、變換后便可得岀充電電流値的大小。同 W, M法 器呆樣電路的 Fi妙設(shè)計(jì)也起到正

10、常、有效放大差模信 號(hào)，合理準(zhǔn)確抑制共模 信號(hào)的作用。依據(jù)以上 ADC轉(zhuǎn)換方案，其設(shè)計(jì)電路原理圖 如下所示。OOQ公共地線2.4恒壓、恒流模塊及兩者耦合電路模塊2.4a恒壓模塊本系筑上電初始時(shí)刻 , 由外部提供低直 S1OV電壓來(lái)為充電系纜模 1部分俱電，后經(jīng)功率夏合管電路以故大系貌電渣，提高其帶負(fù)我的能力。而后2進(jìn)一步通 11電 H1分壓， 反債一電壓值連至電壓反饋的運(yùn)朋的反相端， 而與 之同步進(jìn)行的由 MCU產(chǎn)生的 PWM0進(jìn)行皿容濾波后輸岀可調(diào)的低直流電壓 值，并接至干電壓反彊的運(yùn)放同相常；二者恰到好處的組合成由運(yùn)放構(gòu)成的簡(jiǎn)單 比較器電路模塊 , 使得輸岀受控于同相端與反相端電壓值大小的

11、比較，以此 來(lái)實(shí)觀充電過(guò)程中恒壓電壓充電的要求。當(dāng)運(yùn)朋同相常的電壓値大于運(yùn)故反 相常的電壓値時(shí)，運(yùn)故輸岀端一接近于運(yùn)故哄電正電壓值；反之，運(yùn)赦輸岀7竭一接近于 gaift電負(fù)電壓值。具 it恒壓電路設(shè)廿調(diào)理原理圖咖下所示。2.4b恒流模挾充電 il程巾，通 il減法器實(shí)時(shí)呆樣充電電流，而后以電壓的形式反饋至電流反債的運(yùn)放的反相常，通過(guò)與由 MCU產(chǎn)生的 PWM1進(jìn)行址容濾漩后輸岀可調(diào)的低直流電壓門 SUfflifllift準(zhǔn)比較，以充分實(shí)現(xiàn)由限流而導(dǎo)人的恒 流充電。當(dāng)其充電電流反債電壓值大于限流門限電壓値時(shí)，借助此處IN4148二股管單向?qū)ㄌ匦詠?lái)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整充電電壓 , 同步均衞和限制 充電

12、電流的増加已這到限流、恒流的目的。從而，便可確?！昂懔鳌?、“恒 壓”充電模式的顒利 aiioWV-1 o uF4.7 kOhm4.7 k Ohm2.5模抵部分整體電路圖8TIPI22/A/2/35.6kOhm 、2Konm ZKorrmok o m1149丁 叮 UF o.i if5.6kOlim2 k Ohm 2kGhm -Wr-tA.W0.1 UF II IF3 理論分林與股計(jì)3.1參數(shù)要求MCU通過(guò)兩路 PWM脈寬調(diào)節(jié)（一胳控制系貌電壓，一胳控制系貌電流）經(jīng)電 B1,電容濾除相應(yīng)奴波輸出直流電壓輸入系筑，通 SNPN塑三欖管 9013,和NPN里大功率夏合管 TIP122將系境電流放大

13、, 大大增強(qiáng)帶負(fù)教能力。電壓 調(diào)節(jié)部分為 MCU一路電壓輸人后經(jīng)過(guò)運(yùn)故電路構(gòu)成的并朕負(fù)反饋電胳變?yōu)?輸人可調(diào)，其中反彊電址和輸人址折視輸出電壓 X圍而定。電流調(diào)節(jié)部分由減法電路，果程電皿，與電壓調(diào)節(jié)部分耦合電路（通過(guò)在兩個(gè)運(yùn)赦的輸出常接910上單向?qū)ǖ亩O菅 IN4148耦合）。 MCU輸入控制的兩路電壓，分別 JB入電壓調(diào)接部分、電流調(diào)節(jié)部分，整體調(diào)節(jié)整個(gè)系貌。3.2參數(shù)監(jiān)控MCU通過(guò)自身 AD釆集電池電壓和充電電流，實(shí)時(shí)監(jiān)控電壓電流值，當(dāng)最大電流過(guò)大時(shí) , 可以通過(guò)按權(quán)將其電流降低，骯止電池充電電流過(guò)大損壞電 池，同時(shí)檢測(cè)到電流小到一定值時(shí)，系貌自動(dòng)關(guān)斷后，顯示電流的數(shù)碼管顯0。通 il

14、 LED燈與數(shù)伺管反饋顯示電路運(yùn)行的狀態(tài)具有良好的人機(jī)交互蟻信息效果較為明顯。示為界面，讀3.3系統(tǒng)穩(wěn)定性，完全性分橋系統(tǒng)通 1112單片機(jī)智能控制，程序設(shè)置了充電電壓 IB值，電池不會(huì) 11電壓充電，同時(shí)電流也是經(jīng) 1512單片機(jī)智能控制 , 先設(shè)置小電流充電，很多電 池長(zhǎng)期不用或過(guò)赦后一開始就大電流充電會(huì)影響電池的壽金智能控制三分外后才開始大電流，當(dāng)電池電壓這到閥值電流自動(dòng)慢慢減小，當(dāng)電流小于 10mA關(guān)斷充電電壓。模擁電路中加入多種反債，基本具有 自動(dòng)調(diào)節(jié)助能，系統(tǒng)在實(shí)酚室的壞境下能很正常的運(yùn)行。4 軟件設(shè)廿4.1程序結(jié)構(gòu)框圖阿 i 壇充電 |1_d蟲jV5 總結(jié)學(xué)習(xí)上：通 il此次可編程智能充電器的翎作，我們熟悉的掌握了運(yùn)用12C5A60S2單片機(jī)實(shí)現(xiàn) AD數(shù)搖采集及 PWM脈寬調(diào)節(jié)輸出電壓信號(hào) , 在模電路冊(cè)分實(shí)現(xiàn)了恒壓電路與恒濟(jì)電路相結(jié)合 , 理解了恒壓恒流的工作原理，以及反饋電路的作用，不過(guò)很大程度的不足就是我們只會(huì)讀懂原理圖 , 具體 元件參數(shù)的設(shè) it在很大程度我 1還只是憑著感覺一彳、個(gè)慢慢調(diào)試，直到這到 ft 111 U為理想的效果。感覺模 01電路設(shè)廿部分 U存在很大冋題。1101臥合作上：一個(gè) 01隊(duì)要想合作他出一個(gè)很好的作晶，隊(duì)員的配合很重要。在此次可編程智能充電器的制作中，我們 01臥有好的一面也