单片机如何设计锂电池充电器

图3 充电电路控制部分
4 锂电池智能充电器的功能实现
本设计中，需要完成预充、快充、满充、断电和报警等功能。这些功能主要依靠智能充电管理芯片MAX1898内置的充电状态控制和外围的单片机AT89C52控制下共同实现。下面分别进行介绍。
4.1 预充
在安装好电池后接通输入直流电源，当充电器检测到电池时则将定时器复位，从而进入预充过程，在此期间，充电器以快充电流的10%给电池充电，使电池电压、温度恢复到正常状态。
预充时间由外接电容控制，这里选择100nF，即预充时间为45分钟。若在规定的充电时间内电池电压达到2.5V以上，且锂电池温度正常，则进入快充过程；若在预充时间内锂电池电压仍低于2.5V，则认为该锂电池不可充电，/CHG引脚连接的发光二极管闪烁，表示充电故障。
4.2 快充
当预充结束后，锂电池电压上升到2.5V以上，MAX1898便以恒定电路对锂电池进行快充。快充也称横流充电。在快充过程中，锂电池电压逐渐上升，直至锂电池电压达到所设定的终止电压。
4.3 满充
当在快充过程中，锂电池电压达到所设定的终止电压，快充结束，充电电流快速递减，充电进入满充过程。此时，当充电速率降到设置值以下或满充时间超时，进入顶端截止充电过程。
在顶端截止充电时，MAX1898以极小的充电电流为电池补充能量。一般情况下，满充和顶端截止充电过程可以延长锂电池5%-10%的使用时间。
4.4 断电
当电池充满后，MAX1898的第2引脚/CHG发送的脉冲电平会由低到高，会被单片机检测到，引起单片机的中断，在中断中判断出充电完毕的状态。此时，单片机将通过P2.0口控制6N137，切断LM7805向MAX1898的供电，从而保证芯片和锂电池的安全，同时也减小损耗。
4.5 报警
当电池充满后，MAX1898芯片本身会熄灭外接的LED绿灯。但是，为了安全起见，单片机在检测到充满状态的脉冲后，不仅会自动切断MAX1898的供电，而且会通过蜂鸣器报警，提醒用户及时取出电池。当充电出错时，MAX1898本身会控制LED绿灯以1.5Hz左右的频率闪烁，此时不要切断MAX1898的供电，要让用户看到此提示。
5 总结
本设计中所采用的AT89C52单片机和充电集成电路进行充电器的设计，不但能够实现对锂电池进行充电，而且还能够实现相应的过压和温度保护，从而可以充分发挥锂电池的性能，并避免了充电器在充电时可能对电池造成损害的情况发生，具有一定的智能功能。该方案有效地保护了电池、缩短了充电时间并尽量延长锂电池的使用寿命，符合目前的环境保护潮流。