基于AT89C52单片机实现充电集成电路的设计

　　微电子学的迅速发展，使各种电子产品不断涌现，并朝着轻便、轻质、轻量的方向发展，为更有效地使用这些电子产品，可充电电池得到了迅速发展。普通充电电池包括镍氢电池，镍镉电池，锂电池和聚合物电池等。而锂电池由于具有能量密度高，稳定性好，无记忆效应，寿命长等优点而被广泛应用。现在大多数手机，数码相机等都使用锂电池。蓄电池寿命和单次循环使用时间与充电器的维修过程及使用寿命密切相关。一个好的充电器不仅能在短时间内使电池充满电，还能对电池起到一定的维护作用，修复因使用不当而产生的记忆效应，即电池活力下降现象。

　　1锂电池的主要特点

　　1）高能量密度，锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的40%~50%，镍氢的20%~30%.因此，锂电池具有更高的重量能量比、体积能量比。

　　2）高电压，单节锂电池电压平均为3.6V，等于三只镍镉或镍氢充电电池的串联电压。

　　3）自放电小，可长时间存放。

　　4）无记忆效应，锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无须放电。

　　5）寿命长，正常工作条件下，锂电池充放电循环次数远大于500次。

　　6）多个锂电池可以随意并联使用。

　　7）无污染，由于锂电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染。

　　8）快速充电，使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器，可使锂电池在1-2小时内得到满充。锂电池与其他可充电电池相比，其价格相对较高。但是随着技术的发展，锂电池的性价比越来越高，目前已广泛应用在各类便携式移动设备上。

　　2锂电池充电器的硬件设计方案

　　2.1系统结构框图

　　系统硬件电路由单片机电路、电压转换及光耦合隔离电路、充电控制电路三部分组成。通过单片机的控制实现预充、快充、满充、断电、报警等充电过程。

　　

　　图1系统结构框图

　　2.252单片机电路原理图

　　单片机芯片为Atmel公司的AT89C52单片机，B1为蜂鸣器，单片机的P2.0口输出控制光耦器件，可以在需要时及时关断充电电源。

　　

　　2.3充电电路控制部分

　　充电状态输出引脚/CHG经反相器74LS04后与单片机的P3.2口连接，触发外部中断。PNP为P沟道的场效应管或三极管。D1为绿色发光二极管，处于通电状态时亮;D2为红色放光二极管，电源接通时亮。R1设置充电电流的电阻，阻值为2.8千欧，设置最大充电电流为500mA;C2为设置充电时间的电容，容值为100μF，设置最大充电时间为3小时。

　　3锂电池智能充电器的功能实现

　　本设计中，需要完成预充、快充、满充、断电和报警等功能。这些功能主要依靠智能充电管理芯片MAX1898内置的充电状态控制和外围的单片机AT89C52控制下共同实现。下面分别进行介绍。

　　3.1预充

　　在安装好电池后接通输入直流电源，当充电器检测到电池时则将定时器复位，从而进入预充过程，在此期间，充电器以快充电流的10%给电池充电，使电池电压、温度恢复到正常状态。

　　预充时间由外接电容控制，这里选择100nF，即预充时间为45分钟。若在规定的充电时间内电池电压达到2.5V以上，且锂电池温度正常，则进入快充过程;若在预充时间内锂电池电压仍低于2.5V，则认为该锂电池不可充电，/CHG引脚连接的发光二极管闪烁，表示充电故障。

　　3.2快充

　　当预充结束后，锂电池电压上升到2.5V以上，MAX1898便以恒定电路对锂电池进行快充。快充也称横流充电。在快充过程中，锂电池电压逐渐上升，直至锂电池电压达到所设定的终止电压。

　　3.3满充

　　当在快充过程中，锂电池电压达到所设定的终止电压，快充结束，充电电流快速递减，充电进入满充过程。此时，当充电速率降到设置值以下或满充时间超时，进入顶端截止充电过程。

　　在顶端截止充电时，MAX1898以极小的充电电流为电池补充能量。一般情况下，满充和顶端截止充电过程可以延长锂电池5%-10%的使用时间。

　　3.4断电

　　当电池充满后，MAX1898的第2引脚/CHG发送的脉冲电平会由低到高，会被单片机检测到，引起单片机的中断，在中断中判断出充电完毕的状态。此时，单片机将通过P2.0口控制6N137，切断LM7805向MAX1898的供电，从而保证芯片和锂电池的安全，同时也减小损耗。

　　3.5报警

　　当电池充满后，MAX1898芯片本身会熄灭外接的LED绿灯。但是，为了安全起见，单片机在检测到充满状态的脉冲后，不仅会自动切断MAX1898的供电，而且会通过蜂鸣器报警，提醒用户及时取出电池。当充电出错时，MAX1898本身会控制LED绿灯以1.5Hz左右的频率闪烁，此时不要切断MAX1898的供电，要让用户看到此提示。

　　4总结

　　该方案采用AT89C52单片机和充电集成电路作为充电器的设计方案，既能实现锂电池的充电，又能实现相应的过电压和温度保护，使锂电池的性能得以充分发挥，同时又能避免充电器在充电过程中可能损坏电池的情况发生，具有一定的智能功能。本方案能有效保护电池，缩短充电时间，最大限度延长锂电池的使用寿命，符合当前环保潮流。