原创《基于KA7500B的智能锂电池充电器设计》：关于免费锂电池论文范文在这里免费下载与阅读,为您的锂电池相关论文写作提供资料。
摘 要：为了解决普通锂电池充电器可能造成过充、欠充及充电速度较慢的问题,利用单片机STC12C5A60S2,以电压型PWM控制器KA7500B为核心,设计一种BUCK型智能锂电池充电器,该系统分阶段以恒流或恒压的充电方式对锂电池充电,具有过流、过压保护.实验结果表明,该智能充电器可快速、高效及可靠的对锂电池充电,比普通锂电池充电器充电速度提高约一小时左右.
关键词：KA7500B;STC12C5A60S2;锂电池
中图分类号：TM911.06文献标识码：A文章编号：2095-7394（2014）02-0049-04
0引言
近年来,数码产品的使用越来越广泛,鉴于产品的灵活性和方便性需求,便将锂电池作为主要的能量来源[1].锂电池对充电器的要求比较苛刻.普通的锂电池充电器可能会对锂电池造成过充或欠充,影响锂电池的使用寿命,而且充电速度较慢,效率不是很高[2].
本文设计的智能锂电池充电器,分阶段以恒流或恒压的充电方式对锂电池充电,具有过流、过压保护功能,克服了普通锂电池充电器的过充或欠充、充电速度慢的问题.
1系统整体方案
图1系统总体框图
系统的总体框图如图1所示,系统由主回路、反馈回路、保护电路、人机交互等部分组成[3].主回路中包括AC/DC转换电路部分,BUCK DC/DC降压电路部分.AC/DC转换电路包括隔离变压器降压、整流桥路整流及滤波.反馈回路则包括电路锂电池电压电流采样部分、小信号放大部分、A/D转换部分、控制电压输出部分.保护电路包括电压电流检测及保护等电路.人机交互则包含键盘、显示控制部分.
2主体电路设计
设计采用KA7500B控制BUCK DC/DC降压变换,具有在不同充电阶段对锂电池的恒流或恒压充电功能,具体设计如图2所示.由于KA7500B的两路反馈是在KA7500B内部是相“与”后再进行控制的,充电器接上锂电池后,当STC12C5A60S2检测到锂电池电压小于3V时,此时,在KA7500B内部只有电流反馈控制输出脉宽,对锂电池用恒定100mA电流涓流充电;当STC12C5A60S2检测到锂电池电压大于3V且小于4.2V时,用恒1 000mA电流充电.随着锂电池电压的升高,当STC12C5A60S2检测到锂电池电压等于4.2V时,此时,在KA7500B内部只有电压反馈控制输出脉宽,以恒压4.2V对锂电池充电.当STC12C5A60S2检测到充电电流减小到小于10mA时,充电器停止工作,充电工作完成.这样,电路就在不同充电阶段实现了对锂电池的恒流或恒压充电功能.
江苏理工学院学报第20卷
第2期
谈发明：基于KA7500B的智能锂电池充电器设计
图2集成控制电路
2.1恒流充电设计
恒流过程是锂电池充电电流流经取样电阻R9后,经过分压电阻R10和R25加到KA7500B的1脚的反馈电压和2脚设定的基准电压比较,控制KA7500B的11脚PWM脉宽.
V2等于I×R9×R25R10+R25（1）
当检测到电池电压小于3V时,以I等于100mA方式涓流充电,根据图2器件参数由式1计算可知,KA7500B的2脚的基准电压应设为0.18V;当检测到电压介于3V至4.2V时,以恒流I等于1 000mA方式充电,v2应设为1.8V.v2由STC12C5A60S2的P1.4口产生PWM信号经过R34,C12及R33,C11构成的D/A转换电路产生.
2.2恒压充电设计
恒压过程是锂电池的实时电压经分压电阻R2和R4采样后加到KA7500B的16脚和15脚设定的基准电压比较,控制KA7500B的11脚输出PWM脉宽.
V15等于4.2V×R4R2+R4（2）
当检测锂电池电压达到4.2V时,以恒压4.2V对锂电池充电,根据图2器件参数由式（2）计算可知,KA7500B的15脚的基准电压应设为2.6V.v2由STC12C5A60S2的P1.3口产生PWM信号经过R31,C9及R32,C10构成的D/A转换电路产生.
2.3电压、电流检测电路设计
锂电池两端的实时电压由图2中的AD1端口连接至STC12C5A60S2的P1.7口,经内部A/D转换后,STC12C5A60S2采集到锂电池实时电压值.在系统测试过程中发现,锂电池取下后,STC12C5A60S2仍能检测到AD1端有大于0.2V残留电压,会造成误判,所以,利用1MΩ的电阻R28放电,可以缩短时间差.电阻R1及电容起滤波的作用,防止采样点电压的波动.
锂电池充电电流采样是采样小阻值电阻R9上的电压降VR9.充电过程中,由于压降VR9很小,设计LM358构成的差分放大电路对VR9放大,设放大后的电压为VI,VI和VR9满足式（3）.
VI等于R5R22×VR9（3）
根据图2器件参数由式（3）计算可知,VI将VR9放大了100倍,VI通过AD0经过由R20和C5组成的RC滤波电路送给STC12C5A60S2的P1.6口,经内部A/D转换后.STC12C5A60S2采集到锂电池的实时充电电流值.
2.4电池保护电路设计
为了防止系统对锂电池过充,设计继电器开关电路.图2中,STC12C5A60S2的P2.2口控制三极管Q2饱和导通和截止,可以实现充电开启和断开的功能,Q2带载功率有限,需配置继电器SPDT扩流,还可以扩充触点的数量.二极管D7反向接在继电器的线圈两端,是保护继电器不受反峰电压的冲击,对继电器起到保护作用.
江苏理工学院学报第20卷
第2期
锂电池论文参考资料：
结论：基于KA7500B的智能锂电池充电器设计为关于本文可作为相关专业锂电池论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文锂电池论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
