CN205029395U - 嵌入式智能充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种嵌入式智能充电器，包括微处理器、电源模块、电池、电压调节模块和电流调节模块，微处理器的输出控制电源模块的电流给电池充电，电压调节模块和电流调节模块监控电池的充放电电压和电流，并将结果反馈给微处理器。微处理器采用高速嵌入式单片机Atmega8，Atmega8内部集成了A/D模块、PWM模块和flash存储器。通过单片机对电池的端电压、放电电流、环境温度等涉及电池容量的参数进行采样、计算，利用高效PWM电池的充电模式，以及过放电压为放电率曲线补偿修正的准确性过放控制，符合电池本身在不同的放电率下有不同的放电电压的特性，保证电池工作在合理的状态，延长电池的使用寿命。

Description

嵌入式智能充电器

技术领域

本实用新型涉及一种充电装置，具体涉及一种嵌入式智能充电器。

背景技术

随着人们生活水平的提高及科技的发展，很多的设备出现小型化和智能化，小型便携产品离不开充电电源，针对这一状况，应运而生的充电式电池应用普遍，而随之对充电器的要求也越来越高，快速、安全、方便的充电器更受青睐。目前，普通充电器对电池采取小电流充电方式，没有电压电流保护电路。这样，将导致电池充满所需时间长，且容易造成电池过充，影响电池寿命甚至引起事故。根据人们对“智能”充电器的要求，纯粹的硬件电路已经很难实现智能化，而且势必硬件电路会很复杂。

实用新型内容

根据以上现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出一种嵌入式智能充电器，嵌入式系统内部集成众多的接口及功能模块，而且可以通过编程实现软件更新。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种嵌入式智能充电器，包括微处理器、电源模块、电池、电压调节模块和电流调节模块，微处理器的输出控制电源模块的电流给电池充电，电压调节模块和电流调节模块监控电池的充放电电压和电流，并将结果反馈给微处理器。

上述微处理器采用高速嵌入式单片机Atmega8，Atmega8内部集成了A/D模块、PWM模块和flash存储器，采用开关式电源调节模式。充电器包括显示模块，显示模块连接微处理器，显示模块包括LCD12864，采用ST7920作为LCD12864的主控芯片。所述充电器包括温度采集模块，温度采集模块连接微处理器，采用高精度模拟输出温度芯片LM35。所述温度采集模块包括5个读按键，采用单一接口控制按键。所述按键一端通过上拉电阻接电源，另一端接地。所述充电器包括电池容量检测模块，电池容量检测模块连接微处理器和电流调节模块，所述电池容量检测模块内置计时单元。

本实用新型有益效果是:本实用新型充电器通过单片机对电池的端电压、放电电流、环境温度等涉及电池容量的参数进行采样、计算，利用高效PWM电池的充电模式，以及过放电压为放电率曲线补偿修正的准确性过放控制，符合电池本身在不同的放电率下有不同的放电电压的特性，保证电池工作在合理的状态，延长电池的使用寿命。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本实用新型的具体实施方式的智能充电器的结构框图。

图2是本实用新型的具体实施方式的智能充电器的硬件框图。

图3是本实用新型的具体实施方式的Atmega8控制电路。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的实用新型构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本实用新型的嵌入式智能充电器，包括微处理器、电源模块、电池、电压调节模块和电流调节模块，微处理器的输出控制电源模块的电流给电池充电，电压调节模块和电流调节模块监控电池的充放电电压和电流，并将结果反馈给微处理器。其中，微处理器采用高速嵌入式单片机Atmega8，Atmega8内部集成了A/D模块、PWM模块和flash存储器，采用开关式电源调节模式。充电器包括显示模块，显示模块连接微处理器，显示模块包括LCD12864，采用ST7920作为LCD12864的主控芯片。所述充电器包括温度采集模块，温度采集模块连接微处理器，采用高精度模拟输出温度芯片LM35。所述温度采集模块包括5个读按键，采用单一接口控制按键。所述按键一端通过上拉电阻接电源，另一端接地。所述充电器包括电池容量检测模块，电池容量检测模块连接微处理器和电流调节模块，所述电池容量检测模块内置计时单元。

电压调节模块和电流调节模块在充电过程中可对电压、电流、温度进行实时检测，并根据检测的结果，对检测的结果进行判断以实现充电状态的调节，能最大限度的延长电池寿命，缩短充电时间。本充电器通过单片机设计的智能快速充电器能够判断电池状态，控制电池的快速充电，适用于不同容量小型的Nicd、NiMH和Li-lon电池。该方法能大大缩短充电时间，并能防止电池出现过充现象。

本充电器核心是ATmega8，AVR微处理器是当前市场上能够以单片方式提供Flash、PWM和10位ADC的最高效的8位RISC微处理器。由于程序存储器为Flash，因此可以不用像MASKROM一样，有几个软件版本就库存几种型号。Flash可以在发货之前再进行编程，或是在PCB贴装之后再通过ISP进行编程。10位A/D转换器可以提供足够的测量精度，使得充好后的容量更接近其最大容量。而其他方案为了达到此目的，可能需要外部的ADC，不但占用PCB空间，也提高了系统成本。

微处理器采用工业级芯片，能在寒冷、高温、潮湿环境运行；取消了电位器调整控制设定点，而利用了Flash存储器记录各工作控制点，消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差降低准确性、可靠性的因素。

本系统电源控制主要是通过MCU的输出控制电源模块的电流的改变，从而起到调节电压或电流的目的，系统采用开关式电源调节方法。此种方式是使功率管处于开关状态，通过储能电感间歇的充放电来改变电压的。这种方式最大优点是电源效率高，一般60％-90％，人们日常生活及工业生产中开关电源是越来越多。这种方式的电源输出电压是脉动的方波，需整流后才能使用，但存在整流输出波纹大的缺点，不过加强滤波，可以使波纹控制在一定的范围内。

本系统实用的充电器包含显示模块，这样才能使使用者查看电池的状态，及是否完成等，本系统采用LCD12864显示。LCD12864是图形，汉字显示器件，可显示16*16汉字32个，16*8字符数字64个，功能很多，显示直观，不过成本较高。总体有一定的性价比。LCD12864有很多中主控芯片，根据本设计电路的特点，只是显示汉字、字符和数字，并不需要显示图形，因此可采用带中文字库的LCD，而采用ST7920做主控芯片的LCD12864具有接口电路简单，程序控制方便，不用人为生成汉字，节约程序空间。ST7920的接口方式有并口和串口两种方式，采用串口总的数据线最少只需两根，这对于硬件设计会简单的多。在设计中用LCD12864实时显示电压、电流、温度、状态等信息，显示直观，对于设计来说也提供了帮助。

本系统智能充电器得用到温度采集模块，用高精度模拟输出温度芯片LM35。这种芯片亦不用进行调节而可直接读取，它输出的是把温度值化为具体的电压值，不过读按键一般有两类，一类是单一接口控制按键，一类是矩阵按键。矩阵按键在按键多的情况下用，可大大节省端口，另一类在按键少时用。在本次设计中共用五个按键，因此采用一对一接口按键。在这种按键下一般采用按下时低电平有效的方法，因此需上拉电阻，为了使设计简单化，又充分发挥ATmega8的优点，使能内部上拉，因此可省去外部上拉电阻，只用五个中的一按键接地就可。取器件得有AD口。它具有相应快，读取简单，接口方便的优点。

本实用新型充电器可对1-3节镍镉、镍氢、单节锂电池进行最优化充电，可最大限度使电池达到最大寿命。电池在不断的充放电中容量会逐渐的减小，本实用新型充电器包括电池容量检测模块，通过对电池恒流放电到最低限制电压，计算出时间得到电池容量。电池容量检测模块包括计时单元。

本实用新型充电器具有自动启动和关闭，启动定时延时关闭，定时关闭时间可调整；本系统实用的充电器包含显示电路，便于使用者查看电池的状态，及是否完成等，具有短路、过载、独特的防反接保护具有充满、过放自动关断等全功能保护措施，充电指示、故障及过放指示

本实用新型充电器通过单片机对电池的端电压、放电电流、环境温度等涉及电池容量的参数进行采样、计算，利用高效PWM电池的充电模式，以及过放电压为放电率曲线补偿修正的准确性过放控制，符合电池本身在不同的放电率下有不同的放电终了电压的特性，保证电池工作在合理的状态，延长电池的使用寿命。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种嵌入式智能充电器，其特征在于,包括微处理器、电源模块、电池、电压调节模块和电流调节模块，微处理器的输出控制电源模块的电流给电池充电，电压调节模块和电流调节模块监控电池的充放电电压和电流，并将结果反馈给微处理器。

2.根据权利要求1所述的嵌入式智能充电器，其特征在于，所述微处理器采用高速嵌入式单片机Atmega8，Atmega8内部集成了A/D模块、PWM模块和flash存储器，采用开关式电源调节模式。

3.根据权利要求2所述的嵌入式智能充电器，其特征在于，所述充电器包括显示模块，显示模块连接微处理器，显示模块包括LCD12864，采用ST7920作为LCD12864的主控芯片。

4.根据权利要求2所述的嵌入式智能充电器，其特征在于，所述充电器包括温度采集模块，温度采集模块连接微处理器，采用高精度模拟输出温度芯片LM35。

5.根据权利要求4所述的嵌入式智能充电器，其特征在于，所述温度采集模块包括5个读按键，采用单一接口控制按键。

6.根据权利要求5所述的嵌入式智能充电器，其特征在于，所述按键一端通过上拉电阻接电源，另一端接地。

7.根据权利要求2所述的嵌入式智能充电器，其特征在于，所述充电器包括电池容量检测模块，电池容量检测模块连接微处理器和电流调节模块，所述电池容量检测模块内置计时单元。