完整的充电器设计方案.pdf

文档介绍：1AVR450: 为SLA、NiCd、NiMH和Li-Ion 电池设计的充电器特点?完整的电池充电器设计方案?模块化的“C”源代码和极紧凑的汇编代码?低成本?支持多数电池类型?快速充电算法?10位ADC实现高精度测量?可选的串行接口?充电参数极易修改?片内EEPROM可用于存储电池信息说明本参考设计完全实现了电池充电器设计的最新技术,可以对各种流行的电池类型进行快速充电而无须修改硬件,从而围绕单个硬件平台实现一个完整的充电器产品系列。只需要将新的充电算法通过ISP下载到处理器的FLASH存储器就可以得到新的型号。很显然,这种方法可以大大缩短新产品上市的时间,而且只需要库存一种硬件。本设计提供完整的适合SLA、NiCd、NiMH和Li-Ion电池的库函数。Figure 1. 电池充电器参考设计8位微处理器应用实例本文是英文数据手册的中文翻译,其目的是方便中国用户的阅读。它无法自动跟随原稿的更新,同时也可能存在翻译上的错误。读者应该以英文原稿为参考以获得更准确的信息。Rev. 1659A–AVR–03/022AVR450 1659A–AVR–03/02参考设计实现了两个充电器,分别由高端产品AT90S4433和高集成度、低成本的8引脚器件ATtiny15构成。当然,也可以用任意一款带A/D转换器、PWM输出、具有足够程序存储器的AVR器件来实现电池充电器。介绍随着越来越多的手持式电器的出现,对高性能、小尺寸、重量轻的电池充电器的需求也越来越大。电池技术的持续进步也要求更复杂的充电算法以实现快速、安全的充电。因此需要对充电过程进行更精确的监控,以缩短充电时间、达到最大的电池容量,并防止电池损坏。AVR已经在竞争中领先了一步,被证明是下一代充电器的完美控制芯片。Atmel AVR微处理器是当前市场上能够以单片方式提供Flash、EEPROM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,因此可以不用象MASK ROM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,从而允许在最后一分钟进行软件更新。EEPROM可用于保存标定系数和电池特性参数,如保存充电记录以提高实际使用的电池容量。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。AVR是目前唯一的针对象“C”这样的高级语言而设计的8位微处理器。AT90S4433参考设计就是用“C”写的,说明用高级语言进行软件设计是多么的简单。C代码似的此设计很容易进行调整以适合当前和未来的电池。而ATtiny15参考设计则是用汇编语言写的,以获得最大的代码密度。3AVR4501659A–AVR–03/02工作原理电池充电是通过逆向化学反应将能量存储到化学系统里实现的。由于使用的化学物质的不同,电池有自己的特性。设计充电器时要仔细了解这些特性以防止过度充电而损坏电池。AVR 8位RISC MCU参考设计包括两个独立的充电器。一个使用的是AT90S4433,另一个使用的是ATtiny15。AT90S4433设计用于说明用C实现电池充电器的高效性,而ATtiny15设计则是目前市场上可以得到的集成度最高、成本最低的电池充电器。AT90S4433可通过UART与PC接口以监控电池电压和温度。表1说明了两个设计的不同。电池技术现代消费类电器主要使用如下四种电池:?密封铅酸电池(SLA)?镍镉电池(NiCd)?镍氢电池(NiMH)?锂电池(Li-Ion) 在正确选择电池和充电算法时需要了解这些电池的背景知识。密封铅酸电池(SLA)密封铅酸电池主要用于成本比空间和重量更重要的场合,如UPS和报警系统的备份电池。SLA电池以恒定电压进行充电,辅以电流限制以避免在充电过程的初期电池过热。只要电池单元电压不超过生产商的规定(),SLA电池可以无限制地充电。镍镉电池(NiCd)NiCd电池目前使用得很普遍。它的优点是相对便宜,易于使用;缺点是自放电率比较高。典型的NiCd电池可以充电1,000次。失效机理主要是极性反转。在电池包里第一个被完全放电的单元会发生反转。为了防止损坏电池包,需要不间断地监控电压。。NiCd电池以恒定电流的方式进行充电。镍氢电池(NiMH)在轻重量的手持设备中如手机、手持摄象机,等等镍氢电池是使用最广的。这种电池的容量比NiCd的大。由于过充电会造成NiMH电池的失效,在充电过程中进行精确地测量以在合适的时间停止是非常重要的。和NiCd电池一样,极性反转时电池也会损坏。NiMH电池的自放电率大概为20%/月。和NiCd电池一样,NiMH电池也为