课程设计---智能快速充电器电路设计

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1、智能快速充电器智能快速充电器 摘要： 本文介绍了一种智能快速充电器的设计过程。该充电器基于 Motorola 公司的 MC68HC908SR12 单片机为控制核心， 将 SR12 特有的模拟电路模块、 高精度 A/D 转换 、 I 2 C 总线接口以及高速 PWM 等功能运用到充电控制中， 详细讲述了其硬件和软件的设计 过程，并从元器件筛选、PCB 板绘制和软件设计等方面介绍了该 充电器 抑制和防电磁干 扰的措施。 关键词： 单片机 A/D 转换 I 2 C 总线 传感器 电磁干扰 1 、引言 随着便携式设备不断小型化、轻量化和高性能化，作为其电源的二次电池的使用率日益提 高。我单位于 199

2、8 年在对 充电器市场 调研后，设计开发了 “ ZXG 99 型智能快速 充电器” ， 1999 年设计定型， 同年投入生产， 截止到 2001 年底， 已经累计生产了 5000 多 部，取得了一定的社会效益和经济效益。今年又签定了几千部的生产合同，但是随着产量的 逐年增加，以及 二次电池市场的不断变化，该产品在设计中的不足越来越明显。主要有以 下几点： a “ ZXG 99 型智能快速充电器” 的中央微处理器选择的是 OTP 型 单片机 ， 不 具 有片上 FLASH 存储器，程序固化后不能更改，这在产品批量生产时十分不便，而且随着 市场上 二次电池的充电特性不断变化，设计人员要及时更改充电

3、控制参数或开发新的充电 算法，这样对已出厂的产品只能更换新的 MCU ，增加了生产成本； b “ ZXG 99 型智能快速充电器” 只能对 镍镉电池 （ Nicd ） 和镍氢电池 （ NiMH ） 充电，没有涉及锂离子电池，主要原因是当时锂离子电池的普及率低，价格高。但是锂离子 电池具有较高的能量重量比和能量体积比、无记忆效应、可多次重复充电、使用寿命长等优 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越来越 多，同时其价格也越来越低。今后二次电池的主流将是锂离子电池，作为一个完整的产品应 该将其纳入到设计中； c 该 OTP 型单片机 的 A/D 采样值只有

4、 8 位，在对电池进行 - V 检测中精度不 够，不能对充电过程实行更精确的控制。 在开发新型智能充电器中，首要环节就是 中央微处理器 MCU 的选型。考虑到既要增加产 品的智能化和实用性 ，又要降低生产成本， 最终决定 选用 Motorola 公司新近推出的 MC68HC908SR12 作为 新型 智能快速充电器的 MCU ，这是因为 SR12 具有模拟电路模 块、高精度 A/D （ 10 位） 、 I 2 C 总线接口以及高速 PWM 等功能，特别适合开发电池 充电器和 SMBus 智能电池， 可极大的减少片外其它元器件的开销，达到降低生产成本的 目的，同时也提高了产品的一致性和可靠性。 2 、概述 2.1 、功能特性 以 MC68HC908SR12 单片机为控制核心； 根据二次电池的充电特性，软件智能识别 镍镉电池（ Nicd ） 、镍氢电池（ NiMH ） 和锂离子电池（ Li+ ） ，选择相应的控制模块和算法对其快速充电； 采用最高端电压 V max 、最高温度 T max 、最长充电时间 t max 、电压