一種智能化鋰電池充電器的制造方法
【專利摘要】一種智能化鋰電池充電器，由電源電路、單片機電路和充電控制電路組成，連接關系如附圖所示。有涓流、恒流和恒壓三種充電模式，能根據電池電壓自動選擇適當的充電模式。涓流充電電流73mA，恒流充電電流730mA，恒流精度±1%，恒壓充電電壓4.2V，恒壓精度±0.1%，充電周期3小時，電池熱保護范圍是低于0°C或高于50°C。采用單片機電路與充電控制電路相互配合，共同完成對充電器的輸入電壓檢測、電池電壓檢測、充電控制、故障指示、充電周期設定和充電結束蜂鳴提示的充電智能化控制，具有熱保護和時間保護功能，其積極效果在于：電路簡單、成本低、體積小、重量輕、恒流恒壓精度高、保護功能完善、充電控制智能化。
【專利說明】一種智能化鋰電池充電器

【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及電池充電器【技術領域】，具體涉及一種智能化鋰電池充電器。

【背景技術】
[0002]鋰電池是一種高能充電電池，具有體積小、重量輕、能量密度高、循環(huán)充電次數多、工作溫度范圍寬、自放電率低、無記憶效應等突出優(yōu)點，在手機、數碼相機、PDA及筆記本電腦等高端便攜式設備電源上被廣泛采用。但鋰電池對充電器的要求較高，其要求的充電方式是恒流和恒壓方式，對于電壓過低的電池需要先進行涓流充電。為有效利用電池容量，要將鋰電池充電至最大電壓，但過壓充電會造成電池損壞，這就要求充電器有較高的控制精度。另外，充電器最好帶有熱保護和時間保護。目前，市場上充電器的質量參差不齊，很多采用大電流的快速充電法，過度的充電會嚴重縮短電池的壽命。還有一些低成本的充電器采用恒壓法充電，為了防止過充，不能把電池充滿。


【發(fā)明內容】

[0003]為解決現有鋰電池充電器的不足，本實用新型公開一種智能化鋰電池充電器，該充電器采用單片機電路與充電控制電路相互配合共同完成對鋰電池充電的智能化控制，有涓流、恒流和恒壓三種充電模式，能根據電池的電壓自動選擇適當的充電模式，恒流恒壓精度高，充電及充電故障指示燈提示，充電結束蜂鳴提示，具有熱保護和時間保護功能，可廣泛應用于單節(jié)鋰電池充電器領域。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:本實用新型由電源電路、單片機電路和充電控制電路組成。電源電路的輸入端接交流市電電源，輸出端分別接單片機電路和充電控制電路的電源輸入端，單片機電路的控制信號輸出、輸入端與充電控制電路的控制信號的輸入、輸出端相互連接，充電控制電路的充電電流輸出端接鋰離子電池。電源電路由集成電路芯片T0P222Y、PC871，橋式整流器BR1，電阻Rl?R4，電容Cl?C8，二極管Dl?D3，穩(wěn)壓二極管D4，電感L1、L2和開關變壓器Tl組成。單片機電路由AT89C2051單片機，電阻R5?R9，熱敏電阻Rntc,電容C9?Cl I，石英晶振XI，蜂鳴器Yl和發(fā)光二極管LED1、LED2組成。充電控制電路由集成電路芯片MAX1507，電阻R10，電容C12、C13和發(fā)光二極管LED3組成。
[0005]本實用新型的積極效果在于:電路簡單、成本低、體積小、重量輕、恒流恒壓精度高、保護功能完善、充電控制智能化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型的方框圖。
[0007]圖2為本實用新型的電源電路原理圖。
[0008]圖3為本實用新型的單片機電路原理圖。
[0009]圖4為本實用新型的充電控制電路原理圖。

【具體實施方式】
[0010]如附圖1所示，本實用新型由電源電路、單片機電路和充電控制電路組成。電源電路的輸入端接交流市電電源，輸出端分別接單片機電路和充電控制電路的電源輸入端，單片機電路的控制信號輸出、輸入端與充電控制電路的控制信號輸入、輸出端相互連接，充電控制電路的充電電流輸出端接鋰離子電池。
[0011]如附圖2所示，電源電路由集成電路芯片T0P222Y、PC871，橋式整流器BR1，電阻Rl?R4，電容Cl?C8，二極管Dl?D3，穩(wěn)壓二極管D4，電感L1、L2和開關變壓器Tl組成。T0P222Y內置高壓啟動偏置電路、10KHz高頻振蕩器、高壓功率M0SFET、電壓型PWM控制器、并聯偏置調整器、基準電壓電路、誤差放大器和故障保護電路。正常工作時，開關變壓器Tl的輸出繞組N3的感應電壓，經D3整流，C6、C7和L2濾波，輸出5V的穩(wěn)定直流電壓。電源電路具有過流、過熱保護功能。
[0012]開關變壓器Tl的輔助繞組N2，二極管D2，電容C4、C5，電阻R3、R4，穩(wěn)壓二極管D4和光電耦合器PC871組成輸出電壓反饋電路。D2、C5組成的整流濾波電路對N2繞組的感應電壓整流濾波，將得到的直流電壓為PC871中的光電三極管供電。5V輸出電壓經R4加到D4的負極，使D4工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，可提供3.9V的基準電壓。當5V輸出電壓升高時，流過PC871中的發(fā)光二極管的電流增大，發(fā)光增強，光敏三極管的電流增大，使T0P222Y的C端電壓升高，受這個升高的反饋電壓控制，輸出占空比減小，輸出電壓隨之降低。上述的工作過程在極短的時間內就能達到平衡，平衡時輸出電壓為5V，本實用新型中D4的穩(wěn)壓值設計為3.9V,電源電路輸出為穩(wěn)定的5V直流電壓。
[0013]如附圖3所示，單片機電路由AT89C2051單片機，電阻R5?R9，熱敏電阻Rntc,電容C9?C11，石英晶振XI，蜂鳴器Yl和發(fā)光二極管LED1、LED2組成。
[0014]如附圖4所示，充電控制電路由集成電路芯片MAX1507，電阻R10，電容C12、C13和發(fā)光二極管LED3組成。
[0015]MAX1507是MAXM公司推出的一種線性鋰電池充電器控制集成電路芯片，外圍元器件少，不用外接場效應管、阻斷二極管及電流檢測電阻。用恒流、恒壓方式對鋰電池充電，若充電電池已過放電，電池電壓低于2.5V，會在恒流充電前按10%的恒流電流進行涓流充電，有充電狀態(tài)信號輸出。
[0016]單片機電路與充電控制電路相互配合共同完成對鋰電池充電的智能化控制。單片機的P1.5、P1.6、P1.7端分別連接MAXl 507的1、7、5腳，實現對充電器的輸入電壓檢測、電池電壓檢測、充電控制、故障指示、充電周期時間設定和充電結束蜂鳴提示。
[0017]充電控制電路MAX1507的2腳接5V輸入電壓，待充電鋰電池的正極接7腳、負極接地，4腳接恒流充電電流設定電阻R10。本實用新型將電阻RlO的阻值設計為2ΚΩ，恒流充電電流是730mA。6腳懸空，設定管芯最高溫度不超過+100° C。8腳與5V電源之間接一個綠色LED3做充電狀態(tài)指示，正常充電時，8腳為低電平，綠色LEDI點亮，指示在充電。
[0018]裝上待充電鋰電池、接通電源，MAX1507的2腳有5V電壓輸入，則I腳有3.3V的電壓輸出，單片機的Pl.5端為高電平，Pl.7端輸出低電平，MAX1507的5腳為低電平，充電器進入充電工作狀態(tài)，綠色LED3點亮，同時單片機的定時器開始計時。若MAX1507檢測到7腳的電池電壓低于2.5V，則以73mA的小電流進行涓流充電，當7腳的電池電壓升至2.5V時，用730mA的恒流電流進行充電，當電池接近最終浮動電壓4.2V時，充電電流減小，進入恒壓充電模式。MAX1507有電流檢測功能，當檢測到充電電流小于73mA時，則電池充滿，電池電壓為4.2V±0.042V，充電結束，8腳為高阻抗，LED3熄滅，同時單片機的Pl.7端輸出高電平，MAX1507的5腳為高電平，充電器進入關斷狀態(tài)，而且還會通過蜂鳴器蜂鳴提示用戶及時取出電池，切斷電源，以節(jié)約能源。
[0019]若接通電源時，MAX1507的2腳沒有5V電壓輸入，則I腳的輸出電壓為0，單片機的Pl.5端為低電平，紅色LEDl點亮，指示充電控制電路MAX1507無電壓輸入。
[0020]單片機的Pl.4端外接的熱敏電阻Rntc用于感測電池溫度，當因溫度升高使Pl.4端電壓降至IV以下，或因溫度太低使Pl.4端電壓升至3.5V以上時，Pl.7端輸出高電平，使MAX1507充電停止，單片機的定時器停止計時，實現熱保護，同時黃色LED2點亮，指示被充電電池有故障。本實用新型將電阻R9和Rntc的阻值都設計為10ΚΩ，電池溫度的熱保護范圍是低于0° C或高于50° C。當溫度回復到0° C?50° C的范圍之內時，P1.7端輸出低電平，使MAX1507恢復充電。
[0021]在涓流充電過程中，若經過1/4周期，電池電壓未升到2.5V，單片機的Pl.7端輸出高電平，MAX1507停止對電池充電，同時黃色LED2點亮，指示被充電電池有故障。
[0022]在充電過程中，當充電周期時間3小時定時期滿時，單片機的P1.7端輸出高電平，MAX1507停止對電池充電，在充電停止后，如果電池電壓降至4.05V以下，新的充電周期開始。
[0023]本實用新型設計的鋰電池充電器，在市電85?264V的全電壓輸入范圍內效率>81%，恒流精度為±1%，恒壓精度為±0.1%，電路簡單、成本低，智能化程度高，擁有廣闊的應用前景。
【權利要求】
1.一種智能化鋰電池充電器，其特征是:它由電源電路、單片機電路和充電控制電路組成；電源電路的輸入端接交流市電電源，輸出端分別接單片機電路和充電控制電路的電源輸入端，單片機電路的控制信號輸出、輸入端與充電控制電路的控制信號的輸入、輸出端相互連接，充電控制電路的充電電流輸出端接鋰離子電池；電源電路由集成電路芯片T0P222Y、PC871，橋式整流器BRl，電阻Rl?R4，電容Cl?C8，二極管Dl?D3，穩(wěn)壓二極管D4，電感L1、L2和開關變壓器Tl組成；單片機電路由AT89C2051單片機，電阻R5?R9，熱敏電阻Rnt。，電容C9?Cll，石英晶振XI，蜂鳴器Yl和發(fā)光二極管LED1、LED2組成；充電控制電路由集成電路芯片MAX1507，電阻R10，電容C12、C13和發(fā)光二極管LED3組成。
2.根據權利要求1所述的一種智能化鋰電池充電器，其特征是:單片機的P1.5、P1.6、Pl.7端分別連接MAX1507的1、7、5腳，實現對充電器的輸入電壓檢測、電池電壓檢測、充電控制、故障指示、充電周期時間設定和充電結束蜂鳴提示。
3.根據權利要求1所述的一種智能化鋰電池充電器，其特征是:D4的穩(wěn)壓值設計為3.9V，電源電路輸出為穩(wěn)定的5V直流電壓。
4.根據權利要求1所述的一種智能化鋰電池充電器，其特征是:電阻RlO的阻值設計為2ΚΩ，恒流充電電流是730mA。
5.根據權利要求1所述的一種智能化鋰電池充電器，其特征是:電阻R9和Rnt。的阻值都設計為1K Ω，電池溫度的熱保護范圍是低于0° C或高于50° C。
【文檔編號】H02J7/10GK203984065SQ201420408473
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權日:2014年7月24日
【發(fā)明者】張新安 申請人:湖南科技學院