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(zhuǎn)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(jīng)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(nèi)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(jié)構(gòu)
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(gòu)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(nèi)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(jié)構(gòu)概念，具有預取指令的特性，即對程序存儲和數(shù)據(jù)存取使用不同的存儲器和總線。采用CMOS工藝技術(shù)，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(gòu)成的比較電路加上外圍器件構(gòu)成了充電功能電路。比較器2、RP3、RP4構(gòu)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(gòu)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(gòu)成的基準電路控制輸出電壓為8．4V。由于LM2576芯片內(nèi)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(gòu)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(zhuǎn)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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