基于51单片机的智能充电器的设计

鲁东大学毕业设计

3.2MAX1898充电芯片

MAX1898是一片Maxim公司生产的单锂离子电池的线性充电器电路，是一款性价

比比较高的线性充电芯片。MAX1898配合外部的PMOS或PNP晶体管可以组成完整的锂离子充电器。MAX1898提供了充电状态的输出指示、输入电压是否与充电器连接的输出制式和充电电流指示。MAX1898可以提供精确的恒流/恒压充电，提高了电池性能且延长了电池的使用时间。充电电流可自由设定，原理无需外部检流电阻，只用内部检流。MAX1898还可以可选过放电电池的低电流预充和充电终止安全定时器、输入关断控制、可选充电周期重启（不用重新给电）。它具有很高的集成度，在很小的尺寸内集成了很多的功能，基本上覆盖了基本的应用电路，大大简化了设计过程，因此只需少量外部的元件。

图3.1 MAX1898实物图

3.2.1MAX1898的特点及充电芯片的选择理由

MAX1898特点如下：

1. 4.5V~12V的输入电压小，无需变压装置。 2. 可以自动检测输入电源。 3. 充电电流可以自由编程。

4. 内置检流电阻（充电电流可根据自己要求内部检流，不用外部检流电阻）。 5. 检流可监视输出。 6. 安全定时器可以自由编程。 7. 充电状态可有LED指示。 8. 可选/可调节自动重启。

9. 小尺寸 uMAX封装的特点很灵巧，简易。 10.调整原件是成本很低的PNP或者PMOS晶体管[7]。 11.电压精度 ±0.75％，这种精度很高，符合要求。 12.简单、安全的线性的充电方式。

由以上特点可以肯定MAX1898对锂离子电池进行安全充电。而且它的高集成度，是在很小才尺寸内集成了很多功能，尽量减少外部电路。所以选用MAX1898作为充电芯片。

3.2.2MAX1898的引脚构造。

8

鲁东大学毕业设计

MAXl898为10引脚、超薄型的MAX封装，其引脚分布如图3.2所示

图3.2 MAX1898引脚图

各引脚的功能：

1. IN（1脚）： 传感输入，能够检测输入电压/电流。 2. /CHG（2脚）：充电状态指示脚，同时驱动LED。

3. EN/OK（3脚）：使能输入脚/输入电源输出指示脚。EN为输入脚，可通过输入禁止芯片工作；OK为输出脚，指示输入电源与充电器是否连接。

4. ISET（4脚）：充电电流调节引脚。可以串联一个电阻到地来设置最大的充电电流。

5. CT（5脚）：安全充电时间设置引脚。接一个时间电容来设置充电时间（当此脚接地时，禁止充电）。

6. RESET（6脚）：自动重新启动控制脚。当这个引脚直接接地时，如果电池电压掉至基本电压阈值一下200mV，将会重新开始新的充电周期；如果这个脚串联一个电阻接地，这个阈值会降低。如果此脚悬空或者CT脚接地，自动重启功能会丧失。

7. BATT（7脚）：电池传感输入脚，此脚接锂离子电池正极。这个引脚需要旁接一个大电解电容到地。

8. GND（8脚）：接地引脚。

9. DRV（9脚）：外部晶体管驱动器，此脚接晶体管的基极。 10.CS（10脚）：电流传感输入引脚，此脚接晶体管的发射极。

3.2.3MAX1898的充电原理

MAX1898外接P沟道场效应管和限流型充电电源，可以对锂离子电池进行快速、有效、安全的充电。这种连接方式有个很大的优点：如果在没有使用电感的情形下，仍然能使功率耗散降到很低，这样可以进行预充电，同时具有温度、过压保护的功能，最长的充电时间的限制可以对锂离子电池进行二次保护。

MAX1898集成度高，内部有很多电路：主控制器、定时器、输入电流调节器、电压检测器、充电电流检测器、温度检测器。

输入电流调节器可以限制电源的总输入电流（包括系统充电电流和负载电流）。充

9

鲁东大学毕业设计

电电流检测器如果检测到输入电流大于设定的阈值电流时，可以进行反馈，使输入电流调节器降低充电电流，这样就会控制输入电流。这是因为当系统工作的时候，电源的电流变化范围很大，如果充电器没有输入电流检测的功能，则输入电源就必须能够提供最大充电电流和最大负载电流之和，这就会是电源体积增大、成本增加。正因为有这个功能，就会使充电器降低了对电源要求，与此同时，也大大简化了设计电源的过程。

MAX1898典型充电电路的过程：

图3.3 MAX1898典型充电电路

1．电源输入：输入电源范围为4.5~12V。我们在上面讨论过，锂电池的充电方式必须为恒流恒压方式，所以电源的输入就采用恒流恒压源，我们可以用直流电源外加一个变压器来实现。

2.输出：锂离子电池的充电接口可以外接一个场效应管来提供。

3.充电时间的选择： 充电时间tCHG的设置需要外接一个电容CCT（充电时间是快速充电时的最大充电电流）。充电时间与定时电容的关系：

CCT=34.33×tCHG

CCT单位是nF，tCHG单位为小时。

在大多数情况下，快速充电的最大充电时间一般不超过3个小时，所以CCT常取100nF。

4.设置充电电流：在限制电流的模式下，最大充电电流IFSTCHG的设置需要外接一个电阻REST，公式如下：

IFSTCHG=1400/REST

10

鲁东大学毕业设计

此式中，REST单位为Ω，IFSTCHG单位为A。

充电过程的启动很简单，只要把电池放进充电器就会检测到，之后就会开始充电。一般情况下，平均的脉冲充电电流要低于设置的快速充电电流的20%，当充电时间超过我们设置的最大充电时间时，充电周期就会结束。MAX1898会自动检测充电电源，如果没有检测到电源时就会自动关断，尽量少的减少电池的漏电。快速充电启动之后，打开外接的P型场效应管，当检测到电池电压达到的设定的阈值时，就会竟如脉冲充电，P型场效应管打开的时间会越来越短。充电结束时，LED指示灯就会呈现周期性的闪烁。闪烁的含义如表：

表3.1MAX1898典型充电电路的LED指示灯状态说明

充电状态 电池或充电器没有安装 预充或快充 充电结束 充电出错 LED指示灯 灭 亮 灭 以1.5Hz频率闪烁 4．硬件电路的设计

硬件电路的设计的核心器件是MAX1898、AT89C52。电路的设计围绕这两个器件展开的。

4.1主要器件

1. 本设计的核心器件为MAX1898，MAX1898的介绍在前面详细介绍过（详见3.2）。

2. 本设计的单片机为AT89C52，AT89C52的介绍在前面详细介绍过（详见2.4）。 3. 因为充电器外部由+12V来供电，所以就需要一个电压转换芯片将+12V电压转换为+5V电压，在这里可以选用三段电压转换芯片LM7805来完成电压的转换。

LM7805简介：

三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管，TO- 220 的标准封装，也有LM9013样子的TO-92封装。该系列集成稳压IC型号中的LM78或LM79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如LM7806表示输出电压为+6V，LM7909表示输出电压为-9V。这里LM7805，表示输出电压为+5V。

11