搜索
1摘要充电器已经在我们的日常生活中普遍应用，随着移动设备的发展，可充电电池已经成为移动设备电源的必要器件，相配套的充电器和可对多种电池充电的充电器的市场需求量也逐渐上升。本产品采用锂离子电池充电器ICMAX1898，通过AT89C51控制可以实现预充，快速充电，及恒压充电。另外可以通过设置可以方便改变快速充电的电流和充电时间，还可以监控充电过程中的各个状态。实现电路电路简单，成本较低，而且充电效果很好，包括安全性高，耗时短，对电池损坏小，满足一般用户的要求。关键词：MAX1898，AT89C51，预充电，快速充电，恒压充电。2AbstractChargershavebeenwidelyappliedinourdailylifeandwiththedevelopmentofmobiledevices,rechargeablebatterieshavebecomemobileequipmentnecessarycomponents,themarketdemandofthechargercorrespondingandchargingtovariousbatteryisrisinggradually.Thisproductadoptsheintegrationcircuitofthelinearchargerforsingle-cellLi+battery-MAX1898,throughsinglechipAT89C51controlcanberealizedprecharging,fastcharging,andconstant-voltagecharging.Inaddition,MAX1898canbeeasilychangedchargingcurrentandchargingtimebysetting,stillcanmonitoreachstateofthechargingprocess.Realizingcircuitsissimp,lowcost,andchargingeffectisverygood,includinghighsecurity,littletime-consuming,,satisfingordinaryusers'demand.keywords：MAX1898，AT89C51，precharging,fastcharging,constant-voltage3前言电池是通过能量转化而获取的电能的器件，化学电源是通过氧化还原反应将化学能转化为电能。电池可分为一次电池和二次电池，一次电池是一次性应用的电池，二次电池是可以反复使用的电池。随着便携式设备的发展，无论从节约成本来说，还是从环境保护的角度来说，二次电池都比一次电池更有优势，因此二次电池的市场需求量也越来越大。锂离子电池也是二次电池的一种。锂离子电池自20世纪90年代上市以来，它以能量密度高，使用寿命长的特点倍受重视。基于市场的要求，世界各大电池生产商为了在市场领域里取得优势，无不致力于开发具有能量密度高，小型化，薄型化，轻量化，安全性高，循环寿命长，低成本的新型电池。对此，聚合物锂离子电池具有上述各项优点，是各厂商致力研究的目标。聚合物锂离子电池基于安全、轻薄等特性，广泛应用于便携式设备，所以聚合物锂离子电池是21世纪移动设备最佳的电源解决方案。与液体锂离子电池相比，聚合物锂离子具有较好的耐充放电特性，因此对外保护电路方面的要求可以适当放宽。在充电方面，聚合物锂离子可以利用IC定电流的方式充电，实现起来也比较容易。下面是锂离子电池，镉镍电池及镍氢电池的主要性能比较。表一：参数电池种类锂离子电池镉镍电池镍氢电池单位重量能量密度（W-Hr/kg）904060单位体积能量密度（W-Hr/L）210100140额定电压（V）3.61.21.2充电次数10001000800自放电率（%/月）61520综上所述，锂离子电池的发展，也带动锂离子电池充电器的发展。所以锂离子电池充电器的市场需求量也随之上升。我们所使用的锂离子电池LG383450，容量800mAh，安全性能好，外包装为4铝塑包装，有别于液态锂电池的金属外壳，一旦发生安全隐患，不会爆炸，只会鼓胀；重量轻，比钢壳液锂轻40％，比铝壳液锂轻20％；容量大，越薄越有容量优势；内阻小，比常规电池内阻要小，使得有效放电容量要比其它电池高；形状可定制，可根据客户的要求灵活定制电池的厚度、形状；放电平台高，聚合物锂电池采用胶态电解质，具有更平稳的放电特性和更高的放电平台；工作电压高；能量密度高；循环寿命长；无记忆效应，自放电小，无污染。适用范围：通讯设备（移动电话、网络电话、对讲机、蓝牙耳机），移动办公设备（笔记本计算机、PDA、便携式传真机、打印机），影像设备（数码相机、摄像机、移动DVD、移动电视、MP3、MP4），其它（手电筒、矿灯、玩具、航模）。锂离子电池的充电要求有：①终止充电电压的允差为额定值的±1%,过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。②充电速率常用为0.5C—1C。采用0.5C充电速率时，因充电过程中的电化学反应会产生热量，所以有一定的能量损失。③锂离子电池充电的温度范围为0℃—60℃，如果电流过大，会使温度过高。不仅会损坏电池，而且可能引起爆炸。④锂离子电池的终止放电电压为2.5V，严重过放电可能造成锂离子电池失效。对过放电的电池充电可以通过预处理进行补救，当锂离子电池电压大于2.5V，则按正常方式充电；若锂离子电池低于2.5V，则用小电流充电，充到2.5V后再按正常方式充电。下面对电池基本参数进行简单的介绍。1.额定电压：额定电压是指电池正常工作时正极与负极之间的的电压，通常锂离子电池的额定电压为3.6V。电池充满电时的电压与电池的阳极材料有关：阳极材料为石墨时，电池电压为4.2V；阳极材料为焦炭，电池电压为4.1V。通常锂离子电池的铭牌上标识的是加阳极材料的压降后的电压。即通常是4.2V或4.1V。2.电池容量：电池容量是指电池存储电量的大小。电池容量的单位是mAh，中文名称是毫安时（在衡量大容量电池如铅蓄电池时，为了方便起见，一般用Ah来表示，中5文名是安时，1Ah=1000mAh）。定义是以20小时为标准。例如800mAh电池是指连续放电电流为40mA,放电完毕共耗时20小时。另一种是以W/CELL计算,即单位极板消耗功率，定义是以15分钟为标准.例如1221W电池为每一CELL供电21W可供电15分钟。3.充放电速率：有时率和倍率两种表示法。时率是以充放电时间表示的充放电速率，数值上等于电池的额定容量(安·小时)除以规定的充放电电流（安）所得的小时数。倍率是充放电速率的另一种表示法，其数值为时率的倒数。原电池的放电速率是以经某一固定电阻放电到终止电压的时间来表示。单位为C。放电速率对电池性能的影响较大。一般地，对于每块电池厂家都有规定的充放电速率，充电速率过大，很可能造成过电流充电，使电池内部消耗较大的能量，产生热能，对电池不利；充电速率过小意味着充电时间较长。4.充电速率，电池容量，充电时间及充电电流之间的关系：以下电池容量是指电池铭牌上标识的容量，充电电流是连续的充电电流。电池容量充电电流充电速率（0-1）充电时间充电速率1（0-2）充电电流电池容量充电时间（0-3）6第一章充电集成电路本产品采用锂离子电池充电器ICMAX1898，下面对MAX1898进行简单的介绍。MAX1898和外部晶体管PNP或PMOS组成一个锂离子充电器，可精确地恒流/恒压充电，电池电压精度可达±0.75%。MAX1898有两种型号，MAX1898EUB42应用于4.2V的锂离子电池，类似的MAX1898EUB41用于4.1V的锂离子电池。一、功能介绍：电压精度达±0.75%充电电流可控带自动输入电源监视器内部检流电阻LED充电状态指示器可控的安全充电时间电流大小监视输出可选择的自动重启二、引脚功能介绍：表1-1：引脚号引脚名功能1IN电压输入端2HGC漏极开路LED驱动。1.没有电池，LED灭。2.预充电，LED亮。3.快速充电，LED亮。4.充电完成，LED灭。5.电池电压小于2.5V，但预充电时间（CTC=100nF,45min）结束。LED1.5HZ闪烁。3EN/OK1.输入：高电平使能IC。2.输出：高电平表示输入电压接入正确4ISET1.与电池充电电流成比例的模拟输出,。2.通过设定ISET与GND之间的电阻可改变充电电流。5CT安全充电时间控制口，电容10uF时，充电时间为3小时。6RSTRT自动重启控制，如果电池降低电池规定的电压下0.2V，一个新7的充电周期又开始。接地后自动重启功能有效，充电完成时漏极电流为40uA。如果悬空，充电时间耗尽，只能通过EN/OK来触发重启，充电完成时漏极电流为4uA。7BATT电池输入端。8GND地9DRV外部晶体管驱动，该脚接外部PMOS/PNP的栅极/基极。10CS充电电流输入端，接PMOS/PNP的源极/极电极。三、详细描述：MAX1898开始快充的条件如下，满足任何一个条件即可：外部电源连接上，电池电压大于2.5V。电池电压下降到重启电压，4.0V(MAX1898EUB42)或3.9V(MAX1898EUB42)。EN/OK先置低后置高，IC复位。预充电结束，电池电压达到2.5V。电流设定：MAX1898充电电流通过线性控制外部晶体管PMOS或PNP，最大的充电电流通过连接ISET与GND的外部电阻来设定，选择电阻通过如下公式：setfastchgRI1400（fastchgI单位是安培，setR单位是欧姆）（1-1）ISET可用来实时检测实际的充电电流。ISET端有1mA输出的电流就表明充电电流为1A，ISET端的输出电压正比与充电电流。1000setchgsetRIV（1-2）在快速充电阶段通常ISET端的电压为1.4V，电池充满时将随着充电电流下降。充电过程中电压、电流、功耗变化趋势图如下。8图1-1HGC状态输出：HGC是一个漏极开路输出，可以监视电池的充电状态。HGC有5mA的限定电流，因此LED可以直接连接在IN与HGC之间作为充电状态标志。另外，可以通过上拉电阻（通常100kΩ）输出逻辑电平。表二为HGC的状态与各充电状态的对应关系。表1-2：条件HGC没有电池接入或没有充电输入高阻抗（LED灭）预充电阶段电池电压小于2.5V，充电电流以快速充电电流的10%低阻抗（LED亮）快速充电阶段，电池电压大于2.5V低阻抗（LED亮）充电完成，充电电流下降到20%快速充电电流或者安全定时器高阻抗（LED灭）充电错误，充电电压小于2.5V而且预充电结束（45min，CTC=100uF）LED1.5HZ、50%闪烁充电周期重新开始：当电池电压降到电池额定电压下0.2V时，配置MAX1898能够使充电周期自动重新开始（将RSTRT接GND），重启阈值可以通过在RSTRT与GND间接外部电阻来降低。假如自动重启不需要，可以悬空RSTRT。自动重启功能无效，充电只能通过清零在置高EN/OK来重新开始新的周期，或者先断开输入电源后重新接入电源。EN/OK(EN输入，OK输出)：EN/OK有两种功能，可以作为逻辑输入（高电平）9使能充电。除了开/关控制之外，EN/OK也可以反应出输入电源是否接入。当输入电源接IN（VBATTVIN，VIN4.25V）,EN/OK输出高电平3V，通过内部上拉100kΩ电阻。因此EN/OK可以作为输出来反映AC适配器接入情况，同时通过漏极开路的驱动可以开/关充电。假如IN没有电压或不足，EN/OK将保持低电平，充电将关闭。电池漏极电流：MAX1898采用CMOS电路检测电池状态，最小电流由电池自身提供。当输入电压小于电池电压时，电池漏极电流通常为3uA。当输入电源存在，充电完成时，漏极电流通常为40uA，不复位则电流可能降到4uA。可选择最大充电时间：最大充电时间可以通过外部电容设置，电容接在CT与GND之间，选择电容用如下公式：][33.34][hourstnFCC