本實(shí)用新型屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能電池充電器。

背景技術(shù)：

目前，隨著越來(lái)越多的手持式手機(jī)充電器的出現(xiàn)，對(duì)高性能、小尺寸、輕重量的電池充電器的需求也越來(lái)越大。市場(chǎng)上的手機(jī)充電器存在諸多弊端，大多數(shù)外觀相似，但內(nèi)部線路卻大不一樣，其性能也相差很大。雖然都能實(shí)現(xiàn)充滿自停，但其實(shí)現(xiàn)的方式卻大不相同，直接導(dǎo)致充電效果不同。由于采用大電流快速充電，所以電池充滿后也不能及時(shí)停止，使電池過(guò)充發(fā)熱嚴(yán)重，過(guò)度過(guò)充會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。低成本的手機(jī)電池充電器（萬(wàn)能充）采用電壓比較法，為防止過(guò)充一般只充到電池電量的90%就停止大電流充電，采用小電流涓流補(bǔ)充充電，此時(shí)充電器指示燈不再閃爍，用戶此時(shí)拔下電池，無(wú)疑只充電90%左右，再加上電壓比較具有離散性，所謂的90%也只是個(gè)理論值，很難精確。

此外手機(jī)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步也產(chǎn)生了更大容量的手機(jī)電池，因此要求更復(fù)雜的充電算法以實(shí)現(xiàn)快速、安全地充電。一部好的手機(jī)充電器不僅能在短時(shí)間內(nèi)將電量充足，而且能對(duì)電池起到一定的維護(hù)作用，可以修復(fù)由于電池的記憶效應(yīng)引起的電池活性衰退現(xiàn)象，同時(shí)避免由于電池發(fā)熱引起的不安全因素。

常見(jiàn)的可充電電池包括鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰電池和聚合物電池等。其中，鋰電池以其高的能量密度、穩(wěn)定的放電特性、無(wú)記憶效應(yīng)和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。鋰電池是一類(lèi)由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。它具有較高的能量重量比、能量體積比，無(wú)記憶效應(yīng)，可重復(fù)充電多次，使用壽命較長(zhǎng)，價(jià)格也越來(lái)越低，但鋰電池對(duì)于充電器的要求比較苛刻，需要保護(hù)電路。由于缺少保護(hù)電路，鋰電池的充電時(shí)間較長(zhǎng)，電池維護(hù)比較麻煩，電池的使用壽命較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種智能電池充電器，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)提供的電池充電器對(duì)充電電池缺少必要充電保護(hù)、缺少對(duì)充電電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及反饋、電池充電時(shí)間長(zhǎng)、電池壽命縮短、充電安全可靠性較低的問(wèn)題。

本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：

本實(shí)用新型的智能電池充電器，該智能電池充電器設(shè)置有單片機(jī)，所述單片機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線與電源、充電器、蜂鳴報(bào)警器和充電顯示屏連接；

所述電源通過(guò)導(dǎo)線與蜂鳴報(bào)警器和充電顯示屏連接。

進(jìn)一步，所述電源與充電器之間設(shè)置有隔離保護(hù)繼電器HK4100，所述隔離保護(hù)繼電器HK4100的控制端與所述單片機(jī)相連接。

進(jìn)一步，所述充電器外接限流型充電電源和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管或PNP三極管。

本實(shí)用新型提供的智能電池充電器，該智能電池充電器由電源、充電器、單片機(jī)、蜂鳴報(bào)警器和充電顯示屏構(gòu)成，充電器與電源相連接，用于對(duì)電池進(jìn)行充電，單片機(jī)與電源及充電器相連接，用于對(duì)電池充電進(jìn)行智能化控制，輸出自動(dòng)斷電控制命令、充電控制命令、報(bào)警控制命令，蜂鳴報(bào)警器與電源及單片機(jī)相連接，用于接收單片機(jī)輸出的報(bào)警控制信號(hào)，發(fā)出蜂鳴報(bào)警，充電顯示屏與電源及單片機(jī)相連接，用于接收單片機(jī)輸出的電池充電狀態(tài)信號(hào)，對(duì)電源的供電狀態(tài)及電池的充電狀態(tài)進(jìn)行指示；該智能電池充電器具有電源指示、充電指示、充滿指示和充滿報(bào)警功能，有穩(wěn)壓供電和充電兩種工作模式，對(duì)座上裝上未充足電量電池能自動(dòng)啟動(dòng)充電功能，改善了傳統(tǒng)充電控制不合理，而造成電池過(guò)充、欠充等問(wèn)題，提高了電池的使用性能和使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的智能電池充電器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的智能電池充電器的電路原理圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的單片機(jī)的電路原理圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的蜂鳴報(bào)警器的電路原理圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的充電顯示屏的電路原理圖；

圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的充電器的電路原理圖；

圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電源的電路原理圖；

圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的繼電器HK4100的電路原理圖。

圖中：1、電源；2、充電器；3、單片機(jī)；4、蜂鳴報(bào)警器；5、充電顯示屏。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下。

如圖1所示，一種智能電池充電器，該智能電池充電器由電源1、充電器2、單片機(jī)3、蜂鳴報(bào)警器4和充電顯示屏5組成。

所述單片機(jī)3通過(guò)數(shù)據(jù)線與電源1、充電器2、蜂鳴報(bào)警器4和充電顯示屏5連接；

所述電源1通過(guò)導(dǎo)線與蜂鳴報(bào)警器4和充電顯示屏5連接。

本實(shí)用新型還可以采用如下技術(shù)措施：

電源1采用以三端穩(wěn)壓芯片LM7805為核心的系統(tǒng)電路，將12V的輸入電壓轉(zhuǎn)換為恒定5V輸出，充電器2采用以充電芯片MAX1878為核心的充電電路，單片機(jī)3采用以芯片AT89S51為核心的最小系統(tǒng)電路，充電顯示屏5采用液晶顯示屏LCD1602，蜂鳴報(bào)警器4采用蜂鳴器；

電源1與充電器2之間設(shè)置有隔離保護(hù)繼電器HK4100，隔離保護(hù)繼電器HK4100的控制端與單片機(jī)3相連接，繼電器HK4100的2腳與單片機(jī)3的P1.7腳相連接，由單片機(jī)3控制適時(shí)地關(guān)閉電源。

單片機(jī)3中的單片機(jī)芯片AT89S51工作在11.0592MHz時(shí)，P1.5引腳輸出控制蜂鳴報(bào)警器4，P1.7引腳輸出控制繼電器HK4100，在需要時(shí)及時(shí)關(guān)斷電源1，充電芯片MAX1898的充電狀態(tài)輸出信號(hào)CHG通過(guò)一個(gè)非門(mén)接到單片機(jī)芯片AT89S51的外部中斷口INT0，當(dāng)外部中斷發(fā)生后表示快速充電結(jié)束，充電器2進(jìn)入恒壓充電階段，啟動(dòng)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到達(dá)安全充電時(shí)間停止，恒壓充電結(jié)束，單片機(jī)3發(fā)出指令斷開(kāi)電源1，蜂鳴報(bào)警器4中的蜂鳴器發(fā)出報(bào)警。

充電顯示屏5中的液晶顯示屏LCD1602用來(lái)顯示電池充電狀態(tài)，裝上充電電池，并接通電源1后，液晶顯示屏LCD1602顯示電池充電啟動(dòng)；啟動(dòng)時(shí)間結(jié)束，液晶顯示屏LCD1602顯示電池充電中；電池充電結(jié)束，液晶顯示屏LCD1602顯示電池充電已結(jié)束，蜂鳴報(bào)警器4中蜂鳴器發(fā)出報(bào)警。

充電芯片MAX1898外接限流型充電電源和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管或PNP三極管，對(duì)電池進(jìn)行安全有效的快充，充電芯片MAX1898的充電狀態(tài)輸出引腳CHG經(jīng)過(guò)74LS04反相后與單片機(jī)芯片AT89S51的引腳INT0相連接，觸發(fā)外部中斷，二極管D2用于充電指示，當(dāng)二極管D2亮表示正在預(yù)充電或快速充電；二極管D7用于指示接入電池極性是否有錯(cuò)，二極管D7亮表示電池插反，P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管Q1由充電芯片MAX1898提供驅(qū)動(dòng)，充電電流的電阻R5的阻值為2.8kΩ，設(shè)置最大充電電流為500mA；設(shè)置充電時(shí)間的電容C5的容值為100nF，設(shè)置最大充電時(shí)間為3小時(shí)。

電源1：采用電壓轉(zhuǎn)換芯片將外部+12V電壓轉(zhuǎn)換為+5V電壓，該電壓在傳送給充電器2之前經(jīng)過(guò)一個(gè)繼電器HK4100，實(shí)現(xiàn)即時(shí)切斷充電電源功能。

單片機(jī)3：實(shí)現(xiàn)電池充電的智能化控制，發(fā)出自動(dòng)斷電、充電完成報(bào)警等控制命令。

充電器2：采用專(zhuān)用的電池充電芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)電池充電過(guò)程的控制。

蜂鳴報(bào)警器4：實(shí)現(xiàn)電池充電完成時(shí)，報(bào)警聲音提示。

充電顯示屏5：電源1正常供電指示及電池充電狀態(tài)指示。

如圖3所示，單片機(jī)3：?jiǎn)纹瑱C(jī)3主要是由以芯片AT89S51為核心的最小系統(tǒng)電路，因?yàn)槠渚哂袕V泛的兼容性和強(qiáng)大的及時(shí)控制功能，特別適合于許多較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場(chǎng)合。

單片機(jī)芯片AT89C51工作在11.0592MHz時(shí)， P1.5引腳輸出控制蜂鳴報(bào)警器4中的蜂鳴器，P1.7引腳輸出控制繼電器HK4100，在需要的時(shí)候及時(shí)關(guān)斷電源1。充電器2中的充電芯片MAX1898的充電狀態(tài)輸出信號(hào)CHG通過(guò)一個(gè)非門(mén)接到單片機(jī)3的外部中斷口INT0，當(dāng)外部中斷發(fā)生后表示快速充電結(jié)束，充電進(jìn)入恒壓充電階段，啟動(dòng)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到達(dá)安全充電時(shí)間停止，恒壓充電結(jié)束，單片機(jī)3發(fā)出指令斷開(kāi)充電電源1，蜂鳴報(bào)警器4中的蜂鳴器發(fā)出報(bào)警。

如圖5所示，充電顯示屏5中的液晶顯示屏LCD1602具有輕薄短小、低耗電量、無(wú)輻射危險(xiǎn)，畫(huà)面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于簡(jiǎn)單顯示電路中，液晶顯示屏LCD1602用來(lái)顯示充電狀態(tài)，裝上充電電池，接通電源后，液晶顯示屏LCD1602顯示充電啟動(dòng)；啟動(dòng)時(shí)間結(jié)束，液晶顯示屏LCD1602顯示充電中；充電結(jié)束，液晶顯示屏LCD1602顯示充電已結(jié)束，此時(shí)蜂鳴報(bào)警器4中的蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，蜂鳴報(bào)警器4中的蜂鳴器提供報(bào)警聲音提示，圖4為蜂鳴報(bào)警器4的電路原理圖。

如圖6所示，充電器2：充電芯片MAX1898外接限流型充電電源和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管或PNP三極管，可對(duì)電池進(jìn)行安全有效的快充，其最大的特點(diǎn)是在不使用電感的情況下仍能保持很低的功率耗散，可以實(shí)現(xiàn)電池預(yù)充電、快充、滿充，具有過(guò)壓保護(hù)和溫度保護(hù)功能以及為鋰電池提供二次保護(hù)。

充電芯片MAX1898的充電狀態(tài)輸出引腳CHG經(jīng)過(guò)74LS04反相后與單片機(jī)芯片AT89C51中的引腳INT0相連接，觸發(fā)外部中斷，二極管D2用于充電指示，當(dāng)二極管D2亮表示正在預(yù)充電或快速充電；二極管D7用于指示接入電池極性是否有錯(cuò)，二極管D7亮表示電池插反。P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管Q1由充電芯片MAX1898提供驅(qū)動(dòng)，R5為設(shè)置充電電流的電阻，阻值為2.8kΩ，設(shè)置最大充電電流為500mA；C5為設(shè)置充電時(shí)間的電容，容值為100nF設(shè)置最大充電時(shí)間為3小時(shí)。

如圖7所示，電源1：由于充電MAX1898輸入電壓范圍為4.5V-12V。鋰電池要求充電方式是恒流恒壓方式，電源1的輸入需要采用恒流恒壓源，一般采用直流電源外加穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)，這里使用三端穩(wěn)壓芯片LM7805，因?yàn)槠渫鈬娐泛?jiǎn)單且輸出功率穩(wěn)定。另外，要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)3對(duì)充電芯片MAX1898的智能控制，因此加入繼電器HK4100進(jìn)行隔離保護(hù)，方便設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，圖8為繼電器HK4100的電路原理圖。

電壓轉(zhuǎn)換芯片LM7805，它將12V的輸入電壓轉(zhuǎn)換為恒定5V輸出，5V電壓再經(jīng)過(guò)繼電器HK4100，給充電芯片MAX1878提供充電電壓。繼電器的2腳和單片機(jī)的P1.7腳相連，由單片機(jī)3控制適時(shí)地關(guān)閉電源1。

在電源1、充電器2、單片機(jī)3、蜂鳴報(bào)警器4、充電顯示屏5的共同作用下，該智能電池充電器實(shí)現(xiàn)了如下的充電過(guò)程：

(1) 預(yù)充

在安裝好電池之后，電源1接通輸入直流電源，當(dāng)充電器2檢測(cè)到電池電壓低于2.5V時(shí)將定時(shí)器復(fù)位，從而進(jìn)入預(yù)充過(guò)程，在此期間充電器2以快充電流的10%給電池充電，使電池電壓、溫度恢復(fù)到正常狀態(tài)。預(yù)充時(shí)間由外接電容CcT確定（100nF時(shí)為45分鐘），如果在預(yù)充時(shí)間內(nèi)電池電壓達(dá)到2.5V，且電池溫度正常，則充電進(jìn)入快充過(guò)程；如果超過(guò)預(yù)充時(shí)間后，電池電壓仍低于2.5V，則認(rèn)為電池不可充電，充電顯示屏5顯示電池故障，LED指示燈閃爍。

(2) 快充

快充過(guò)程也稱為恒流充電，此時(shí)充電器2以恒定電流對(duì)電池充電。恒流充電時(shí)，電池電壓緩慢上升，一旦電池電壓達(dá)到所設(shè)定的終止電壓，恒流充電終止，充電電流快速遞減，充電進(jìn)入滿充過(guò)程。

(3) 滿充

在滿充過(guò)程中，充電電流逐漸衰減，直到充電速率降到設(shè)置值以下，或滿充時(shí)間超過(guò)，轉(zhuǎn)入頂端截止充電。頂端截止充電時(shí)，充電器2以極小的充電電流為電池補(bǔ)充能量。由于充電器2在檢測(cè)電池電壓是否達(dá)到終止電壓時(shí)有充電電流通過(guò)電池內(nèi)阻，盡管在滿充和頂端截止充電過(guò)程中充電電流逐漸下降，減小了電池內(nèi)阻和其他串聯(lián)電阻對(duì)電池端電壓的影響，但串聯(lián)在充電回路中的電阻形成的壓降仍然對(duì)電池終止電壓的檢測(cè)有影響。一般情況下，滿充和頂端截止充電可以延長(zhǎng)電池5%～10%的使用時(shí)間。

(4) 斷電

當(dāng)電池充滿后，充電芯片MAX1898芯片的2引腳CHG發(fā)送的脈沖電平會(huì)由低變高，這將會(huì)被單片機(jī)3檢測(cè)到，引起單片機(jī)3的中斷，在中斷中，如果判斷出充電完畢，則單片機(jī)3將通過(guò)P1.7口控制繼電器HK4100，切斷LM7805向充電芯片MAX1898的供電，從而保證充電芯片MAX1898和電池的安全，同時(shí)也減小功耗。

(5) 報(bào)警

當(dāng)電池充滿后，充電芯片MAX1898本身會(huì)熄滅外接的LED綠燈。但是，為了安全起見(jiàn)，單片機(jī)3在檢測(cè)到充滿狀態(tài)的脈沖后，不僅會(huì)自動(dòng)切斷充電芯片MAX1898的供電，而且會(huì)通過(guò)蜂鳴報(bào)警器4中的蜂鳴器報(bào)警，提醒用戶及時(shí)取出電池。當(dāng)充電出錯(cuò)時(shí)，充電芯片MAX1898本身會(huì)控制LED綠燈以1.5Hz左右的頻率閃爍，此時(shí)不要切斷充電芯片MAX1898的供電，要讓用戶一直看到此提示。

當(dāng)充電芯片MAX1898完成充電時(shí)，CHG引腳會(huì)產(chǎn)生由低到高的跳變，該跳變引起單片機(jī)3的INT0中斷。CHG輸出為高存在3種情況：一是電池不在位或無(wú)充電輸入，二是充電完畢，三是充電出錯(cuò)（此時(shí)，實(shí)際上CHG會(huì)以1.5Hz頻率反復(fù)跳變）。顯然前兩種情況單片機(jī)3都可以直接控制繼電器HK4100切斷充電電源1，所以，程序中只要區(qū)別對(duì)待第3種充電出錯(cuò)的情況即可。

基于單片機(jī)芯片AT89S51和充電芯片MAX1898的智能電池充電器需要完成以下的功能：

①通過(guò)CHG信號(hào)引起INT0外中斷。

②在兩次中斷中使用T0計(jì)數(shù)，判斷是充電完畢，還是充電出錯(cuò)，并做出相應(yīng)的處理。

③如果充電完畢，則控制P1.7腳切斷電源，控制P1.5腳啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。

該智能電池充電器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊式結(jié)構(gòu)，主要由初始化程序、定時(shí)模塊和中斷處理模塊等部分組成。其中，定時(shí)模塊用于計(jì)算充電時(shí)間；中斷處理模塊用于判斷充電是否結(jié)束。

該智能電池充電器的系統(tǒng)上電復(fù)位后，首先對(duì)單片機(jī)芯片、外圍芯片及控制狀態(tài)進(jìn)行初始化；然后設(shè)置輸出控制口的電壓閥值，通過(guò)讀取輸出電壓的值來(lái)判斷系統(tǒng)是否正常，若正常則進(jìn)入功能設(shè)置；進(jìn)入功能控制后，用戶可以設(shè)置系統(tǒng)的充電方式，包括預(yù)充、快充、滿充、斷電、報(bào)警充電過(guò)程。插入電池后系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)是否需要充電，是則將進(jìn)入充電狀態(tài)，充電過(guò)程中不斷判斷電壓、時(shí)間是否超限，如果超限停止充電，否則繼續(xù)充電。不需要充電，判斷是否出錯(cuò)，是則LED燈發(fā)光報(bào)警。

該智能電池充電器以充電芯片MAX1898為核心，利用單片機(jī)3為控制元件基本實(shí)現(xiàn)了智能電池充電器的設(shè)計(jì)。該智能電池充電器具有電源指示、充電指示、充滿指示和充滿報(bào)警功能，有穩(wěn)壓供電和充電兩種工作模式，對(duì)座上裝上未充足電量電池能自動(dòng)啟動(dòng)充電功能。

該智能電池充電器具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 能進(jìn)行充電前處理，包括電池充電狀態(tài)鑒定、預(yù)處理；(2) 改善了傳統(tǒng)充電控制不合理，而造成過(guò)充、欠充等問(wèn)題，提高電池的使用性能和使用壽命；(3) 通過(guò)加強(qiáng)單片機(jī)3的控制，簡(jiǎn)化外圍電路的復(fù)雜性。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的智能電池充電器，該智能電池充電器由電源1、充電器2、單片機(jī)3、蜂鳴報(bào)警器4和充電顯示屏5構(gòu)成，充電器2與電源1相連接，用于對(duì)電池進(jìn)行充電，單片機(jī)3與電源1及充電器2相連接，用于對(duì)電池充電進(jìn)行智能化控制，輸出自動(dòng)斷電控制命令、充電控制命令、報(bào)警控制命令，蜂鳴報(bào)警器4與電源1及單片機(jī)3相連接，用于接收單片機(jī)3輸出的報(bào)警控制信號(hào)，發(fā)出蜂鳴報(bào)警，充電顯示屏5與電源1及單片機(jī)3相連接，用于接收單片機(jī)3輸出的電池充電狀態(tài)信號(hào)，對(duì)電源1的供電狀態(tài)及電池的充電狀態(tài)進(jìn)行指示；該智能電池充電器具有電源指示、充電指示、充滿指示和充滿報(bào)警功能，有穩(wěn)壓供電和充電兩種工作模式，對(duì)座上裝上未充足電量電池能自動(dòng)啟動(dòng)充電功能，改善了傳統(tǒng)充電控制不合理，而造成電池過(guò)充、欠充等問(wèn)題，提高了電池的使用性能和使用壽命。

以上所述僅是對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改，等同變化與修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。