嵌入式智能充電器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種充電裝置，具體涉及一種嵌入式智能充電器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高及科技的發(fā)展，很多的設(shè)備出現(xiàn)小型化和智能化，小型便攜產(chǎn)品離不開充電電源，針對(duì)這一狀況，應(yīng)運(yùn)而生的充電式電池應(yīng)用普遍，而隨之對(duì)充電器的要求也越來越高，快速、安全、方便的充電器更受青睞。目前，普通充電器對(duì)電池采取小電流充電方式，沒有電壓電流保護(hù)電路。這樣，將導(dǎo)致電池充滿所需時(shí)間長(zhǎng)，且容易造成電池過充，影響電池壽命甚至引起事故。根據(jù)人們對(duì)“智能”充電器的要求，純粹的硬件電路已經(jīng)很難實(shí)現(xiàn)智能化，而且勢(shì)必硬件電路會(huì)很復(fù)雜。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提出一種嵌入式智能充電器，嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部集成眾多的接口及功能模塊，而且可以通過編程實(shí)現(xiàn)軟件更新。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種嵌入式智能充電器，包括微處理器、電源模塊、電池、電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊，微處理器的輸出控制電源模塊的電流給電池充電，電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊監(jiān)控電池的充放電電壓和電流，并將結(jié)果反饋給微處理器。
[0005]上述微處理器采用高速嵌入式單片機(jī)Atmega8，Atmega8內(nèi)部集成了 A/D模塊、PWM模塊和flash存儲(chǔ)器，采用開關(guān)式電源調(diào)節(jié)模式。充電器包括顯示模塊，顯示模塊連接微處理器，顯示模塊包括IXD12864，采用ST7920作為IXD12864的主控芯片。所述充電器包括溫度采集模塊，溫度采集模塊連接微處理器，采用高精度模擬輸出溫度芯片LM35。所述溫度采集模塊包括5個(gè)讀按鍵，采用單一接口控制按鍵。所述按鍵一端通過上拉電阻接電源，另一端接地。所述充電器包括電池容量檢測(cè)模塊，電池容量檢測(cè)模塊連接微處理器和電流調(diào)節(jié)模塊，所述電池容量檢測(cè)模塊內(nèi)置計(jì)時(shí)單元。
[0006]本實(shí)用新型有益效果是:本實(shí)用新型充電器通過單片機(jī)對(duì)電池的端電壓、放電電流、環(huán)境溫度等涉及電池容量的參數(shù)進(jìn)行采樣、計(jì)算，利用高效PWM電池的充電模式，以及過放電壓為放電率曲線補(bǔ)償修正的準(zhǔn)確性過放控制，符合電池本身在不同的放電率下有不同的放電電壓的特性，保證電池工作在合理的狀態(tài)，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
【附圖說明】
[0007]下面對(duì)本說明書附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡(jiǎn)要說明:
[0008]圖1是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的智能充電器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0009]圖2是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的智能充電器的硬件框圖。
[0010]圖3是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的Atmega8控制電路。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面對(duì)照附圖，通過對(duì)實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)用新型構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0012]本實(shí)用新型的嵌入式智能充電器，包括微處理器、電源模塊、電池、電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊，微處理器的輸出控制電源模塊的電流給電池充電，電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊監(jiān)控電池的充放電電壓和電流，并將結(jié)果反饋給微處理器。其中，微處理器采用高速嵌入式單片機(jī)Atmega8，Atmega8內(nèi)部集成了 A/D模塊、PWM模塊和flash存儲(chǔ)器，采用開關(guān)式電源調(diào)節(jié)模式。充電器包括顯示模塊，顯示模塊連接微處理器，顯示模塊包括IXD12864，采用ST7920作為IXD12864的主控芯片。所述充電器包括溫度采集模塊，溫度采集模塊連接微處理器，采用高精度模擬輸出溫度芯片LM35。所述溫度采集模塊包括5個(gè)讀按鍵，采用單一接口控制按鍵。所述按鍵一端通過上拉電阻接電源，另一端接地。所述充電器包括電池容量檢測(cè)模塊，電池容量檢測(cè)模塊連接微處理器和電流調(diào)節(jié)模塊，所述電池容量檢測(cè)模塊內(nèi)置計(jì)時(shí)單元。
[0013]電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊在充電過程中可對(duì)電壓、電流、溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果，對(duì)檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行判斷以實(shí)現(xiàn)充電狀態(tài)的調(diào)節(jié)，能最大限度的延長(zhǎng)電池壽命，縮短充電時(shí)間。本充電器通過單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能快速充電器能夠判斷電池狀態(tài)，控制電池的快速充電，適用于不同容量小型的Nicd、NiMH和L1-1on電池。該方法能大大縮短充電時(shí)間，并能防止電池出現(xiàn)過充現(xiàn)象。
[0014]本充電器核心是ATmegaS，AVR微處理器是當(dāng)前市場(chǎng)上能夠以單片方式提供Flash、PWM和10位ADC的最高效的8位RISC微處理器。由于程序存儲(chǔ)器為Flash，因此可以不用像MASK ROM—樣，有幾個(gè)軟件版本就庫(kù)存幾種型號(hào)。Flash可以在發(fā)貨之前再進(jìn)行編程，或是在PCB貼裝之后再通過ISP進(jìn)行編程。10位A/D轉(zhuǎn)換器可以提供足夠的測(cè)量精度，使得充好后的容量更接近其最大容量。而其他方案為了達(dá)到此目的，可能需要外部的ADC，不但占用PCB空間，也提高了系統(tǒng)成本。
[0015]微處理器采用工業(yè)級(jí)芯片，能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運(yùn)行；取消了電位器調(diào)整控制設(shè)定點(diǎn)，而利用了 Flash存儲(chǔ)器記錄各工作控制點(diǎn)，消除了因電位器震動(dòng)偏位、溫漂等使控制點(diǎn)出現(xiàn)誤差降低準(zhǔn)確性、可靠性的因素。
[0016]本系統(tǒng)電源控制主要是通過MCU的輸出控制電源模塊的電流的改變，從而起到調(diào)節(jié)電壓或電流的目的，系統(tǒng)采用開關(guān)式電源調(diào)節(jié)方法。此種方式是使功率管處于開關(guān)狀態(tài)，通過儲(chǔ)能電感間歇的充放電來改變電壓的。這種方式最大優(yōu)點(diǎn)是電源效率高，一般60%-90%,人們?nèi)粘Ｉ罴肮I(yè)生產(chǎn)中開關(guān)電源是越來越多。這種方式的電源輸出電壓是脈動(dòng)的方波，需整流后才能使用，但存在整流輸出波紋大的缺點(diǎn)，不過加強(qiáng)濾波，可以使波紋控制在一定的范圍內(nèi)。
[0017]本系統(tǒng)實(shí)用的充電器包含顯示模塊，這樣才能使使用者查看電池的狀態(tài)，及是否完成等，本系統(tǒng)采用IXD12864顯示。IXD12864是圖形，漢字顯示器件，可顯示16*16漢字32個(gè)，16*8字符數(shù)字64個(gè)，功能很多，顯示直觀，不過成本較高?？傮w有一定的性價(jià)比。LCD12864有很多中主控芯片，根據(jù)本設(shè)計(jì)電路的特點(diǎn)，只是顯示漢字、字符和數(shù)字，并不需要顯示圖形，因此可采用帶中文字庫(kù)的IXD，而采用ST7920做主控芯片的IXD12864具有接口電路簡(jiǎn)單，程序控制方便，不用人為生成漢字，節(jié)約程序空間。ST7920的接口方式有并口和串口兩種方式，采用串口總的數(shù)據(jù)線最少只需兩根，這對(duì)于硬件設(shè)計(jì)會(huì)簡(jiǎn)單的多。在設(shè)計(jì)中用IXD12864實(shí)時(shí)顯示電壓、電流、溫度、狀態(tài)等信息，顯示直觀，對(duì)于設(shè)計(jì)來說也提供了幫助。
[0018]本系統(tǒng)智能充電器得用到溫度采集模塊，用高精度模擬輸出溫度芯片LM35。這種芯片亦不用進(jìn)行調(diào)節(jié)而可直接讀取，它輸出的是把溫度值化為具體的電壓值，不過讀按鍵一般有兩類，一類是單一接口控制按鍵，一類是矩陣按鍵。矩陣按鍵在按鍵多的情況下用，可大大節(jié)省端口，另一類在按鍵少時(shí)用。在本次設(shè)計(jì)中共用五個(gè)按鍵，因此采用一對(duì)一接口按鍵。在這種按鍵下一般采用按下時(shí)低電平有效的方法，因此需上拉電阻，為了使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，又充分發(fā)揮ATmegaS的優(yōu)點(diǎn)，使能內(nèi)部上拉，因此可省去外部上拉電阻，只用五個(gè)中的一按鍵接地就可。取器件得有AD 口。它具有相應(yīng)快，讀取簡(jiǎn)單，接口方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0019]本實(shí)用新型充電器可對(duì)1-3節(jié)鎳鎘、鎳氫、單節(jié)鋰電池進(jìn)行最優(yōu)化充電，可最大限度使電池達(dá)到最大壽命。電池在不斷的充放電中容量會(huì)逐漸的減小，本實(shí)用新型充電器包括電池容量檢測(cè)模塊，通過對(duì)電池恒流放電到最低限制電壓，計(jì)算出時(shí)間得到電池容量。電池容量檢測(cè)模塊包括計(jì)時(shí)單元。
[0020]本實(shí)用新型充電器具有自動(dòng)啟動(dòng)和關(guān)閉，啟動(dòng)定時(shí)延時(shí)關(guān)閉，定時(shí)關(guān)閉時(shí)間可調(diào)整；本系統(tǒng)實(shí)用的充電器包含顯示電路，便于使用者查看電池的狀態(tài)，及是否完成等，具有短路、過載、獨(dú)特的防反接保護(hù)具有充滿、過放自動(dòng)關(guān)斷等全功能保護(hù)措施，充電指示、故障及過放指示
[0021]本實(shí)用新型充電器通過單片機(jī)對(duì)電池的端電壓、放電電流、環(huán)境溫度等涉及電池容量的參數(shù)進(jìn)行采樣、計(jì)算，利用高效PWM電池的充電模式，以及過放電壓為放電率曲線補(bǔ)償修正的準(zhǔn)確性過放控制，符合電池本身在不同的放電率下有不同的放電終了電壓的特性，保證電池工作在合理的狀態(tài)，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
[0022]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種嵌入式智能充電器，其特征在于，包括微處理器、電源模塊、電池、電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊，微處理器的輸出控制電源模塊的電流給電池充電，電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊監(jiān)控電池的充放電電壓和電流，并將結(jié)果反饋給微處理器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式智能充電器，其特征在于，所述微處理器采用高速嵌入式單片機(jī)Atmega8，Atmega8內(nèi)部集成了 A/D模塊、PWM模塊和flash存儲(chǔ)器，采用開關(guān)式電源調(diào)節(jié)模式。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌入式智能充電器，其特征在于，所述充電器包括顯示模塊，顯示模塊連接微處理器，顯示模塊包括IXD12864，采用ST7920作為IXD12864的主控芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌入式智能充電器，其特征在于，所述充電器包括溫度采集模塊，溫度采集模塊連接微處理器，采用高精度模擬輸出溫度芯片LM35。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的嵌入式智能充電器，其特征在于，所述溫度采集模塊包括5個(gè)讀按鍵，采用單一接口控制按鍵。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的嵌入式智能充電器，其特征在于，所述按鍵一端通過上拉電阻接電源，另一端接地。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌入式智能充電器，其特征在于，所述充電器包括電池容量檢測(cè)模塊，電池容量檢測(cè)模塊連接微處理器和電流調(diào)節(jié)模塊，所述電池容量檢測(cè)模塊內(nèi)置計(jì)時(shí)單元。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種嵌入式智能充電器，包括微處理器、電源模塊、電池、電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊，微處理器的輸出控制電源模塊的電流給電池充電，電壓調(diào)節(jié)模塊和電流調(diào)節(jié)模塊監(jiān)控電池的充放電電壓和電流，并將結(jié)果反饋給微處理器。微處理器采用高速嵌入式單片機(jī)Atmega8，Atmega8內(nèi)部集成了A/D模塊、PWM模塊和flash存儲(chǔ)器。通過單片機(jī)對(duì)電池的端電壓、放電電流、環(huán)境溫度等涉及電池容量的參數(shù)進(jìn)行采樣、計(jì)算，利用高效PWM電池的充電模式，以及過放電壓為放電率曲線補(bǔ)償修正的準(zhǔn)確性過放控制，符合電池本身在不同的放電率下有不同的放電電壓的特性，保證電池工作在合理的狀態(tài)，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
【IPC分類】H02J7/00
【公開號(hào)】CN205029395
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520820100
【發(fā)明人】章敏鳳, 馮雨龍, 李哲楠, 秦坤
【申請(qǐng)人】安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年10月19日