发布时间 : 星期日 文章基于51单片机的智能充电器的设计毕业论文更新完毕开始阅读88802a5fcd7931b765ce0508763231126fdb7716
图2.1 AT89C52管脚图
3.锂离子电池介绍及充电芯片MAX1898的介绍
3.1锂离子电池简介
锂是一种金属元素，化学符号Li，是一种银白色、十分柔软，化学性能活泼的金属，是金属中最轻的。锂离子电池的正极材料通常有锂的活性化合物组成（主要成分是LiCo02），负极则是特殊分子结构的碳。
锂离子电池可以分成两大类：不可充电型和可充电型，最大特点是比能量高。比能量指的是单位重量或单位体积的能量，用Wh/Kg或Wh/L表示。
3.1.1锂离子电池基本参数特性[6]
1.高能量密度
锂电子电池的能量密度可以达到360Wh/L,158Wh/Kg,是NI-CD及NI-MH电池的两倍以上。
2.高工作电压
一般放电电压为3.7V。 3.高负载特性
一般锂电子电池的最大连续放电电流可达2CmA。 4.放电特性稳定
即使在电池寿命接近终止时，光宇锂离子电池仍保持着良好的放电稳定性。 5.快速充电特性
锂离子电池可接受的最大充电电流可达1CmA，而且恒流充电时间可达50分钟以上。
6.长循环寿命
重复使用次数多，循环充电特性好，可以重复500~1000次充放电。 锂离子电池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。
3.1.2锂离子电池的优缺点
虽然锂离子电池很少发生结晶化的反应，这种反应是产生记忆效应的原理。但是，锂离子电池在多次充放电之后仍会性能下降，原因是非常复杂的。最主要的是正负材料的变化，从分子角度看，正负极能容纳锂离子的空穴会塌陷，这样就会堵塞，影响电流的充放；从化学角度来看，正负极材料的钝化，会产生一些稳定的化合物，这样也会也会影响性能。从物理角度看上，由于充放电过程中难免会有一些摩擦，碰撞，这样会使外部材料慢慢流失，甚至脱落。这三方面的原因都会使锂离子电池在充放电过程中参加导电的锂离子丢失。
过度的充放电，都会对造成电池的损害或降低使用寿命，过度放电将导致负极碳过度释放出锂离子而使得其片层结构出现塌陷，过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，而使得其中一些锂离子再也无法释放出来。这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控制电路的原因。
锂离子电池一般都带有管理芯片和充电控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、温度、ID、充电状态、放电次数等数值。这些数值在使用中都会逐渐变化。
充电控制芯片是控制电池的充电过程。锂离子电池的充电过程分为两个阶段，恒流快充阶段（电池指示灯呈黄色时）和恒压电流递减阶段（电池指示灯呈绿色闪烁。开始充电时，电池的电压以较大的斜率升压，当到达电池的标准电压，之后再控制芯片的控制下转入恒压充电状态，此过程中电压变化不大，电流在逐渐减小，当充电电流几乎降到零时，可认为电池电量已满，停止充电。
电量统计芯片通过记录放电曲线（电压、电流、时间）可以抽样计算出电池的电量。而锂离子电池在多次使用后，放电曲线是会改变的，如果芯片一直没有机会再次读出完整的一个放电曲线，其计算出来的电量也就是不准确的。所以我们需要深充放来校准电池的芯片。
锂离子电池的不足之处在于对充电器要求比较苛刻，需要保护电路。锂离子电池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。另外，对于电压过低的电池需要进行预充，充电器最好带有热保护和时间保护，为电池提供附加保护。由此可见实现安全高效的充电控制成为锂离子电池推广应用的瓶颈。
3.2MAX1898充电芯片
MAX1898是一片Maxim公司生产的单锂离子电池的线性充电器电路，是一
款性价比比较高的线性充电芯片。MAX1898配合外部的PMOS或PNP晶体管可以组成完整的锂离子充电器。MAX1898提供了充电状态的输出指示、输入电压是否与充电器连接的输出制式和充电电流指示。MAX1898可以提供精确的恒流/恒压充电，提高了电池性能且延长了电池的使用时间。充电电流可自由设定，原理无需外部检流电阻，只用内部检流。MAX1898还可以可选过放电电池的低电流预充和充电终止安全定时器、输入关断控制、可选充电周期重启（不用重新给电）。它具有很高的集成度，在很小的尺寸内集成了很多的功能，基本上覆盖了基本的应用电路，大大简化了设计过程，因此只需少量外部的元件。
图3.1 MAX1898实物图
3.2.1MAX1898的特点及充电芯片的选择理由
MAX1898特点如下：
1. 4.5V~12V的输入电压小，无需变压装置。 2. 可以自动检测输入电源。 3. 充电电流可以自由编程。
4. 内置检流电阻（充电电流可根据自己要求内部检流，不用外部检流电阻）。 5. 检流可监视输出。 6. 安全定时器可以自由编程。 7. 充电状态可有LED指示。 8. 可选/可调节自动重启。
9. 小尺寸 uMAX封装的特点很灵巧，简易。 10.调整原件是成本很低的PNP或者PMOS晶体管[7]。 11.电压精度 ±0.75％，这种精度很高，符合要求。 12.简单、安全的线性的充电方式。
由以上特点可以肯定MAX1898对锂离子电池进行安全充电。而且它的高集成度，是在很小才尺寸内集成了很多功能，尽量减少外部电路。所以选用MAX1898作为充电芯片。
3.2.2MAX1898的引脚构造。
MAXl898为10引脚、超薄型的MAX封装，其引脚分布如图3.2所示
图3.2 MAX1898引脚图
各引脚的功能：
1. IN（1脚）： 传感输入，能够检测输入电压/电流。 2. /CHG（2脚）：充电状态指示脚，同时驱动LED。
3. EN/OK（3脚）：使能输入脚/输入电源输出指示脚。EN为输入脚，可通过输入禁止芯片工作；OK为输出脚，指示输入电源与充电器是否连接。
4. ISET（4脚）：充电电流调节引脚。可以串联一个电阻到地来设置最大的充电电流。
5. CT（5脚）：安全充电时间设置引脚。接一个时间电容来设置充电时间（当此脚接地时，禁止充电）。
6. RESET（6脚）：自动重新启动控制脚。当这个引脚直接接地时，如果电池电压掉至基本电压阈值一下200mV，将会重新开始新的充电周期；如果这个脚串联一个电阻接地，这个阈值会降低。如果此脚悬空或者CT脚接地，自动重启功能会丧失。
7. BATT（7脚）：电池传感输入脚，此脚接锂离子电池正极。这个引脚需要旁接一个大电解电容到地。
8. GND（8脚）：接地引脚。
9. DRV（9脚）：外部晶体管驱动器，此脚接晶体管的基极。 10.CS（10脚）：电流传感输入引脚，此脚接晶体管的发射极。
3.2.3MAX1898的充电原理
MAX1898外接P沟道场效应管和限流型充电电源，可以对锂离子电池进行快速、有效、安全的充电。这种连接方式有个很大的优点：如果在没有使用电感的情形下，仍然能使功率耗散降到很低，这样可以进行预充电，同时具有温度、过压保护的功能，最长的充电时间的限制可以对锂离子电池进行二次保护。
MAX1898集成度高，内部有很多电路：主控制器、定时器、输入电流调节器、电压检测器、充电电流检测器、温度检测器。
输入电流调节器可以限制电源的总输入电流（包括系统充电电流和负载电流）。充电电流检测器如果检测到输入电流大于设定的阈值电流时，可以进行反