锂离子电池智能充电器硬件的设计

本文讨论使用

C8051F310 器件设计锂离子电池充电器的。利用 PWM 脉宽调制产生可用

软件控制的充电电源，以适应不同阶段的充电电流的要求。温度传感器对电池温度进
行监测，并通过

AD 转换和相关计算检测电池充电电压和电流，以判断电池到达哪个

阶段。使电池具有更长的使用寿命，更有效的充电方法。

　　锂离子电池具有较高的能量重量和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，

使用寿命长，价格也越来越低。一个良好的充电器可使电池具有较长的寿命。利用

 

C8051F310 单片机设计的智能充电器，具有较高的测量精度，可很好的控制充电电流的大
小，适时的调整，并可根据充电的状态判断充电的时间，及时终止充电，以避免电池的过
充。

　　本文讨论使用

C8051F310 器件设计锂离子电池充电器的。利用 PWM 脉宽调制产生

可用软件控制的充电电源，以适应不同阶段的充电电流的要求。温度传感器对电池温度进行
监测，并通过

AD 转换和相关计算检测电池充电电压和电流，以判断电池到达哪个阶段。使

电池具有更长的使用寿命，更有效的充电方法。

　　设计过程
　　

1 充电原理

　　电池的特性唯一地决定其安全性能和充电的效率。电池的最佳充电方法是由电池的

化学成分决定的

(锂离子、镍氢、镍镉还是 SLA 电池等)。尽管如此，大多数充电方案都包含下

面的三个阶段：

　　

●低电流调节阶段

　　

●恒流阶段

　　

●恒压阶段/充电终止

　　所有电池都是通过向自身传输电能的方法进行充电的，一节电池的最大充电电流

取决于电池的额定容量

(C)例如，一节容量为 1000mAh 的电池在充电电流为 1000mA 时，

可以充电

1C(电池容量的 1 倍)也可以用 1/50C(20mA)或更低的电流给电池充电。尽管如此，

这只是一个普通的低电流充电方式，不适用于要求短充电时间的快速充电方案。

　　现在使用的大多数充电器在给电池充电时都是既使用低电流充电方式又使用额定

充电电流的方法，即容积充电，低充电电流通常使用在充电的初始阶段。在这一阶段，需要
将会导致充电过程终止的芯片初期的自热效应减小到最低程度，容积充电通常用在充电的
中级阶段，电池的大部分能量都是在这一阶段存储的。在电池充电的最后阶段，通常充电时
间的绝大部分都是消耗在这一阶段，可以通过监测电流、电压或两者的值来决定何时结束充
电。同样，结束方案依赖于电池的化学特性，例如：大多数锂离子电池充电器都是将电池电
压保持在恒定值，同
时检测最低电流。镍
镉、

NICd 电池用电压

或温度的变化率来决
定充电的结束时间。