基于AVR的多功能智能充電器設計
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充電器通常指的是一種將交流電轉換為低壓直流電的設備。充電器在各個領域用途廣泛，特別是在生活領域被廣泛用于手機、相機、玩具、便攜設備等常用電器。普通充電器功能單一、針對性強。充電電池種類較多，每一種電池需要配一種充電器，因此用戶經常購置較多的充電器，導致資源浪費，而且普通充電器因為功能不完善或使用不當導致充電電池壽命降低，甚至出現(xiàn)安全事故，廢舊電池對環(huán)境會造成很大污染。本文介紹的充電器是基于AVR MEGA16單片機為核心智能控制，利用該單片機內部的A／D采樣電池電壓判斷電池類別，然后通過I／O口控制芯片LM2576實現(xiàn)充電功能。本充電器具有智能判別、智能充電、智能控制的優(yōu)勢，還加入了反接保護和過充保護功能，充電狀態(tài)液晶顯示，充電過程清晰明了，人機交互性能優(yōu)良。
1 系統(tǒng)硬件結構
如圖1所示，本系統(tǒng)由供電電路、微處理器、顯示電路、充電電路、電池判斷電路、反接保護電路等6部分構成。以下重點介紹微處理器電路和充電電路。
1．1 微處理器
微處理器采用愛特梅爾半導體公司的AVR MEGA16型單片機，這是一款高性能的8位RISC微控制器。芯片內部有8位和16位的計數(shù)器定時器(C／T)，可作比較器、計數(shù)器、外部中斷和PWM(也可作A／D)用于控制輸出。運用Harvard結構概念，具有預取指令的特性，即對程序存儲和數(shù)據存取使用不同的存儲器和總線。采用CMOS工藝技術，高速度(50ns)、低功耗、具有SLEEP(休眠)功能。AVR的指令執(zhí)行速度可達50ns(20M Hz)。采用該芯片的A／D，加一些高精密采樣電阻和旁路電容組成電池判斷電路。
1．2 充電電路
充電功能電路如圖2所示。圖中由LM358的兩個運算放大器構成的比較電路加上外圍器件構成了充電功能電路。比較器2、RP3、RP4構成電壓控制電路，直接作用于LM2576的反饋端。當電池判斷為NI-MH電池時，RP4構成的基準電路控制輸出電壓為2．86V，當電池判斷為Li電池時單片機控制打開Li口控制，RP3構成的基準電路控制輸出電壓為8．4V。由于LM2576芯片內置了反饋，所以直接改變反饋端口電壓即可改變輸出電壓大小。恒流充電時的恒流是通過限流的方法實現(xiàn)的，電路由比較器1、RP1、RP2構成。比較器1與比較器2基本原理相同，只是在輸出端口通過功率電阻將電流轉換為電壓進行控制，通過對電壓的控制實現(xiàn)對電流的限制，從而達到恒流的目的。脈沖式恒流充電電流實現(xiàn)是通過單片機每隔一定時間打開MCU-1C端口，當MCU-1C端口為高低電平時，輸出電流變0．3C，MCU1C端口為低電平時，輸出電流為0．1C，從而實現(xiàn)電流交替變化達到脈沖式恒流的目標。如圖3所示。
由圖3可以看出，脈沖式恒流充電電流不是單一的0．3C或者單一的0．1C，而是以脈沖的交替方式進行充電。這樣可以對電池起到最大的保護作用，延長電池的使用壽命。
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