座式充电器方案 【技术领域】
本发明涉及一种采用单片机进行控制的移动电话锂离子电池座式充电器方案。
背景技术
目前市场上用于给移动电话锂离子电池充电的座式充电器的电路原理方案主要有三种。第一种方案采用比较器或运算放大器进行充电控制。采用精密基准电压器件、比较器或运算放大器和三极管或场效应管构成充电终止电压，将待充电池接入后，若电池电压低于充电终止电压，则有电流流入电池对其充电。随着充电的进行当电池电压上升到接近或等于充电终止电压时，则流入电池的电流极小。在充电电流回路里串入取样电阻，使用比较器或运算放大器比较取样电阻上的电压，当电压低于一定值后，给出电池充满的信号，一般是使充满指示灯点亮。这样的方案简单，但功能有限，实际上仅提供一个恒压源作为充电电源，不判断电池是否需要预充电，无其他保护功能。第二种采用锂离子电池专用充电管理芯片如Semtech公司所推出的SC801，可构成紧凑的方案，可判断电池是否需要预充电，不同公司所生产的不同锂离子电池专用充电管理芯片具有不同的保护功能和状态指示方法。但因使用专用芯片，方案功能受芯片固有功能限制，灵活性差。
第三种方案采用单片机配合比较器或运算放大器或V/F转换等模拟芯片实现，在《电子报》2003年6月1日第22期第十版“一款智能充电器电路剖析”一文中就介绍了这种方案。它采用运算放大器LM324配合LM331进行V/F转换，将电压、电流值传送给单片机，再由单片机做出控制和驱动显示。这样的方案由模拟芯片做单片机外围器件，结构复杂，并且增加了成本。
【发明内容】
本发明的目的是针对上述现有方案存在的缺点提供一种采用单片机实现控制的移动电话锂离子电池座式充电器方案。本方案能实现对锂离子电池的良好充电，结构简单、成本低，而且可以通过更改软件调整工作参数和显示方式因而具备良好灵活性。
本方案由电压值和锂离子电池充电终止电压相等的基准电压、用于电压——时间转换的RC回路结合目标测量电压选择的二极管隔离回路、与锂离子电池电压相关的脉冲充电方法、两点电池接入与探测方法组成；单片机利用二级管的反向阻断特性选择要测量的电压，测量被测电压通过R将C上电压充至高电平所需时间，将电池电压充电时间和基准电压充电时间比较，从而获得电池电压值；当电池电压低于预充电阀值时采用小占空比地脉冲进行预充电，当电池电压高于或等于基准电压时停止充电；电池仅正负极两点接入，探测通过与电池正极接入点通过电阻相连的单片机输入输出端口实现，将该端口置为输出口输出高电平或低电平后再将端口置为输入口读入端口状态，若输出高电平时读到高电平并且输出低电平时读到低电平则表明正极接入点相对负极接入点悬空电池未接入，若输出高电平时读到低电平或输出低电平时读到高电平则表明有电池接入。
与锂离子电池电压相关的脉冲充电方法可以是：当电池电压低于预充电阀值时采用小占空比的脉冲进行预充电，当电池电压高于或等于基准电压时停止充电，当电池电压高于接近基准电压的预终止充电阀值时采用一定占空比的脉冲进行预终止充电，当电池电压高于预充电阀值而低于预终止充电阀值时进行高占空比充电，当连续多次测试到电池电压高于基准电压时判断为电池充满，给出电池满信号，当判断为电池满后再测试到电池电压低于基准电压值则采用小占空比的脉冲进行补充电；
对方案的进一步扩展使之运用于同时具有移动电话插槽和电池插槽的双槽座式充电器，在移动电话供电回路的正电压侧串入电阻，使用电压——时间转换的RC回路测量电阻两端的电压并取差值，差值与移动电话取用电流成正比，由差值判断当移动电话机取用电流大于设定值时关闭电池充电回路。
本发明的有益效果是：由于不使用模拟芯片如比较器、运算放大器或V/F转换器测量电压，因而结构简单成本降低；采用与电池电压相关的脉冲充电方法，可以满足锂离子电池充满而不过压的要求；电池探测方法直接通过正负极探测无需另外连接点，因而电池的接入只需正、负两个连接点，结构简单，并且避免了采用第三连接点探测可能发生的连接点接触良好探测到电池接入而正或负极接触不好无法正常充电的情况；电池接入采用判断正极接入点是否相对负极接入点悬空的方法，无论电池电压处于何种状态总可以正确探测：对双槽座式充电器采用RC方法测量移动电话取用电流，成本增加少，并根据移动电话电流大小关闭或开启电池充电回路，保证移动电话优先得到充电又能充分利用电源能力。
【附图说明】
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的一个具体实施方案的电路原理图。
【具体实施方式】
图1中U1为单片机。电源输入为移动电话配套旅行充电器：输出5VDC最大电流500mA。基准电压Vb为4.2V由DW1、R7、R8形成。在进行电池电压、基准电压测量和电池探测时由U1的P52口输出低电平使电池充电控制三极管Q1截止，停止充电。测量基准电压时，先将P62口设置为输入口、P61/P64/P66/P67四个口设置为输出口并置低电平，使D2/D3/D4处于反向截止状态；再将P61口置为输入口并开始计时到P61读到高电平，这个转换时间与电压成反比。运用同样的方法测得电池电压的转换时间。将电池转换时间和基准转换时间比较获得电池电压值，若电池电压低于3.2V时，认为电池需要预充电，则使用1/8的脉冲对电池充电；若电池电压大于4.1V时，则使用1/2的脉冲对电池进行预终止充电；当电池电压在3.2V和4.1V之间时进行接近全占空比充电；若电池电压大于等于基准电压时，关闭充电回路并将P64口置为输出口并置高电平；若连续5次测试到电池电压大于等于基准电压时，认为电池已充满，E1绿灯亮给出电池满信号；给出电池满信号后再测试到电池电压低于基准电压，则使用1/8的脉冲对电池补充电；“1/8的脉冲对电池充电”表示一个周期内1/8周期充电7/8周期停止充电，其余类推。电池探测时，P61口置为输出口输出高电平使D2截止，将P64口置为输出口输出高电平或低电平后延时10微秒再将P64口置为输入口读入端口状态，若输出高电平时读到高电平并且输出低电平时读到低电平则表明正极接入点相对负极接入点悬空电池未接入，若输出高电平时读到低电平或输出低电平时读到高电平则表明有电池接入，C13取100PF-0.1uF能使探测可靠。R1为串在移动电话供电回路正极端的电流取样电阻，通过测量R1两端电压的转换时间并取差值可得到移动电话取用电流；当测得移动电话取用电流大于300mA时关闭电池充电回路，以将电源电流全部供给移动电话充电；当测得移动电话取用电流小于200mA时开启电池充电回路，以充分利用电源能力。
本实例中电池电压测试每20秒进行一次，先停止充电508毫秒，再用2毫秒测试基准电压后再用2毫秒测试电池电压；电池探测和移动电话电流测试每1/4秒进行一次，每次耗时2毫秒；因而无全占空比充电，最高占空比只能约0.96。E1、E2为发光二极管用于显示状态，当然也可以使用其他显示方式。另外在软件中设置电池充电时间限制，当充电时间超出4.5小时后电池仍未充满，则认为电池故障，停止充电并指示。