一种便携式设备的电源设计

1、一种便携式设备的电源设计0 引言一个好的充电器不但能在短时间内将电量充满，还应当起到对电池的保护和修复作用：即最大限度的将电池充满；保护电池不会因为过充、发热而损害电池寿命；修复由于使用不当而造成的容量下降。另一方面，用户在使用充电器的时候往往关心的是电池当前的充电状态，还要充多长时间可以将电池充满。现在市场上大多数充电器无法反映这些信息。这对以上这两点，本文介绍了一种可以显示进度的智能充电系统。本系统使用专业的充电控制芯片配合单片机控制的方法，这种芯片可以检测出电池充电过程中电压电池电压、温度、电量的变化，通过单片机对这些芯片的控制及数据的读取实现充电的智能化。通过MAX1811 外接LED

2、 灯反映充电状况，液晶显示充电进度，充满后及时关闭电源等功能。充电器的智能化有很强的实用价值，可以很短时间内将电池充满，同时能够维护电池，延长电池使用寿命。1 系统介绍本系统的结构图如所示：安装好电池之后，接通输入直流电源，MAX1811 以快充电流的10%给电池充电，使电压、温度恢复到正常状态。如果在预充时间内温度正常，则进入快充，否则显示电池故障，LED 指示灯闪烁。进入快充后，充电器以恒定电流对电池充电，电压缓慢上升，一旦电池电压到达所设定的终止电压，恒流充电终止电流减小，进入满充过程，充电器以极小的电流为电池补充能量，可以延长电池5%10%的使用时间。充电结束后，MAX1811 的一个

3、引脚CHG 由低电平变为高电平，经74LS04 方向反向后引起单片机中断，单片机通过6N137 切断电源向MAX1811 供电，此时LED 灯灭，蜂鸣器报警。在整个过程中DS2762 实时采集锂电池充电信息，通过单总线传给单片机，单片机通过LCD1602 显示这些信息。2 系统硬件设计2.1 电源模块如U8 为输出+5V 的电压转换芯片LM7805，它将12V 的输入电压转换为固定的5V 输出，本系统也可由USB 口直接供电1。2.2 单片机模块U1 为STC89C522，时钟频率为12MHZ，U2 为蜂鸣器，蜂鸣器由单片机的P2.0引脚控制，充电完成后报警提示用户。P2.1、P2.2 口控制

4、液晶显示电池的电压、温度、电量。充电完成后单片机的外部中断0 被触发，此时单片机P2.3 口控制6N137 切断电源向MAX1811 供电，从而保护充电芯片和电池。P2.6 的开关用来选择充电电压，做出选择后，由P2.4 口单片机给MAX1811 的SELV 引脚发出控制信号，在4.1V 和4.2V 之间切换。P2.5口和DS27623交换数据，向监测芯片的DQ 口写指令，并从DQ 口读取电池充电状态。2.3 充电控制模块MAX181145是一种用计算机USB 口内置电源来充锂离子电池的芯片。充电精度可达0.5%，外围元件少，8 管脚SO 封装。主要用于PDA、数码相机、手机等。工作电压4.3

5、5V到6.5V，工作电流典型值0.9mA（最大值2mA）,关闭模式时耗电典型值2.5A，SELV 端接高电平（2V）时用于终止充电电压为4.2V 的锂离子电池充电，SELV 端接低电平（0.8V）时用于终止充电电压为4.1V 的锂离子电池充电。EN 端高电平时器件正常工作；EN 端接低电平时，器件关闭。SELI 端接高电平时，充电电流为500mA；接低电平时，充电电流为100mA，CHG 端接1k 电阻及LED 可作充电指示，充电时此端为低电平，冲完电此端为高电平。在电池电压低于2.5V 时充电电流IBATT 约50mA，到2.5V 以上才按设定的电流（100mA 或500mA）充电，接近4.

6、2V 时电流下降，达到4.2V 时充电电流为零，充电结束。2.4 锂电池监测模块锂电池的电池监测模块所示。DS2762 可实时监测电池的电压、电流、充放电状况及剩余电量等参数，并可以把这些数据储存起来，提供给单片机作相应处理。DS2762 仅用一根双向数据线6即可实现与单片机的通讯，内含温度传感器，可免去在电池块内装设热敏电阻，片内模数转换器可进行电池电压监测，以用于判定电池充电和放电的结束，通过片内电流累加器可实时记录电流流入、流出的总量，具有两种电流感应模式，一是片内25m 电阻感应方式，二是可由片外用户选择的电阻感应方式，具有两种电源模式，即工作方式和睡眠方式。在正常工作模式，DS276

7、2可实时监测电流、电压、温度和剩余电量等参数，而在睡眠模式，DS2762 将停止对这些参数的监测。DS2762 有16 个引脚：充电保护控制脚CC、用户端电压正极PLS、放电保护控制脚DC、感应电阻连接端SNS、数据输入、输出端口DQ、感应输入端IS1/IS2、电源模式选择端PS、接地VSS、可编程I/O 端PIO、电池正极输入VDD、感应电压输入VIN。本电池监测系统由DS2762 锂电池监测芯片、51 单片机和液晶显示模块组成。主要完成电池电压和温度的测量以及剩余电量的监测。由于DS2762 芯片内部集成有A/D 转换器和数字温度传感器，因此，要获得电池的电压、温度等参数，只需通过单片机对

8、DS2762 发出采集电压、温度的控制命令，并待其采样完毕后自动将电压、温度的测量值存入相对应的寄存器，最后再由单片机读取寄存器的内容即可。电池的剩余电量是用户所需要的重要信息之一，它可利用电流累加寄存器中的值来求得。电流累加寄存器的值是由DS2762 实时自动测量电池电流后得到的，因而无须对其进行控制。通常在电池充电时，该值增加，电池放电时，该值减少。这样，通过单片机读取此值即可获得剩余电量。3 系统软件设计系统软件流程图所示。4 结论本系统硬件设计简单，并配合单片机的使用，不仅很大程度提高了充电设备的智能化，而且功能强大，操作方便，延长锂电池的使用寿命。随着各种便携式电子产品的广泛应用，带有电池监测功能的充电器必不可少。本系统只要稍作修改就可应用于其它电池的充电系统中，具有一定的应用价值。参考文献 (References)1 郭天祥. 十天学会单片机DB/CD. 北京：天祥电子，2006.2 李群芳，张士军，黄建. 单片微型计算机与接口技术M. 北京：人民邮电出版社，2005.3 唐小婕. 用DS2762 芯片组成的锂电池监测电路设计D. 青岛：中国海洋大学，2007.4 戴佳，戴卫恒，刘博