基于单片机控制的智能充电器设计

张圣炎

摘 要 随着人们环保意识的增强以及科学技术的快速发展，越来越多的电力设备进入到了人们的生活当中，随之而来的便是各种电力设备的充电问题。人们对于自动化功能的要求越来越高，因此充电器的智能化需求越来越强。在为了有效的实现充电设备的智能化，单片机做为成熟的控制器，能够有效的应用于其中，使得充电器智能化得以实现。本文对基于单片机控制的智能充电器设计进行简要概述。

【关键词】单片机 智能充电器 设计

基于单片机控制的智能充电器在设计上需要考虑各个元器件的实际功能性，以及搭配后的兼容性。因此在进行设计时，必须要先明确各部分元器件的实际功能，再加以组合应用。

1 智能充电器的工作原理

智能充电器的电路主要由三个部分组成，分别是：

（1）电源回路。

（2）主控电路。

（3）信号控制器。

其中电源回路能够提供稳定的12V充电电压以及14V浮充电压，以及充电工作时，电池所需要的不同电压。主控电路能够对充电的状态进行有效控制，譬如对充电过程所进行的有效控制。信号控制能够有效的保障充电安全。具体工作方式如图1所示。

2 充电控制技术

2.1 定时控制

此类控制方法十分简单，主要实用范围是恒流点充电法。既采用恒流电充电法，根据电池的充电情况以及具体的容量大小，确定电流所需的充电时间。具体充电过程中，在预订充电万仇，定期器可以发出信号，让充电器能快速停止充电，或者可以转移充电器让其保持在浮充的维护状态，这样能避免电池充电时间过程出现的大电流长时间充电。定时充电的缺点：电池的容量在充电之前很难知道，所以充电过程中由于电池长时间运行造成发热严重，能损坏电池的电量，并很难确定电池的充电时间。电池的充电时间在无法根据电池状态进行调整的情况下，会出现电池组中的电池充电了不足，甚至很多电池会出现过充电的情况，所以这种充电方式只能适用于充电功率地域0.3C的恒流充电。

2.2 电池电压控制

2.2.1 最高电压控制法

从充电特征的曲线中能了解到，电池电压在达到最大值的时候，电池就能充足电，此刻需要快速的停止充电。适用该方法的缺点是，电池在电量充足的情况下随着电压环境的升高，温度也会升高，充电的速率也会加快，适用此方法将很难判断出电池是否已经充足电。

2.2.2 电压负增量

电池的电压负增量与电池组的绝对电压没有太大的关联，在不受到环境和稳定等因素影响的情况下，适用此方法能精准的判断出电池是否充电完成。但是缺点则是；电池充足电之前，会出现局部电压下降的情况，导致电池在没能充足电之前，在检测到电压负增量后而停止快速充电。

3 控制电路的工作原理和设计实现

负反馈控制系统主要是以开关电源为主进行的控制，主要的控制环节中设计十分重要。本文主要对其动力电池的充电系统进行控制，具体的控制方法分别是内环控制、电压外环控制和双闭环控制这三种控制方式。

主电路在功率器件导通、断开的时候，受到不同的电路拓扑影响，作为一个非线性的系统存在。工程设计过程中，需要根据状态空间的平均法，得出低频的等效电路模型，然后在此基础上，根据现有的性能指标，设计出调节器。设计设计时，为能获得更好的变换器动态和静态效应，多习惯使用电压或者电流进行负反馈的不同形式组合。

3.1 主控电路

主控电路由四大部分组成分别是：

（1）电流控制回流。

（2）充电电流和容量显示电路。

（3）检测取样电路。

（4）报警电路。

开关电源在电路当中由于各种因素，非常容易出现故障。因此在选择开关的型号和种类时便需要认真考虑，针对电路的实际情况进行选择。

3.2 变压器

在选用变压器时，必须要使用高频变压器，这种变压器的性能相对较好，但对磁性材料的使用有着较高的要求。变压器对于能够给予电路稳定的电压输出，使得电路在工作时能够减少受到的电压冲击。

3.3 电容器

由于电源存在使用频率不同的问题，对于高频率使用的电源，对于普通电容器的损耗相当大，电感量也随之增大。随着频率的不断提高，衰减现象十分明显，无法满足正常的使用要求。因此在选用电容器时，需要针对电路的实际情况，决定是否选用专用电容器，以達到高频和耐高温的要求，使得电路能够稳定运行。

3.4 单片机

当系统通电之后，单片机会对电源和充电器进行检测。当电源与充电器均正常工作时，单片机会将检测取样向内部系统进行反馈，最终决定采用哪一种充电形式，已达到充电要求。PWM脉宽能够有效的控制充电的全过程，使得涓流、大电流、过充和浮充都在控制当中。多检测时发现电池的电压已经高于单片机当中所设置的规定电压，或者温度超过预设温度，便开启浮充状态，同时报警。

4 结束语

利用单片机进行控制的智能充电器能够有效的进行充电工作，同时还能够有效的确保充电安全。

参考文献

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作者单位

河北省保定市第三中学 河北省保定市 071000