一种智能手机充电器设计

本发明涉及手机充电器技术领域，具体涉及一种智能手机充电器设计。

电池的化学成分和设计一起限定电池所能提供的电流。若没有限制性能的实际因 素，电池可产生无穷大的电流。限制电池性能的主要因素是化学成分的反应率、电池设计和 发生反应的区域。某些电池具有产生大电流的能力。一个新的可充电电池或电池组（一个电 池组中有几个电池）不能保证完全充满电。事实上它们很可能几乎被放电。因此，第一件要 做的事情是根据制造商提供的化学成分相关指南，对电池/电池组进行充电。

近几年来，便携式电子产品的迅猛发展促进了电池技术的更新换代。其中锂离子 电池以高能量密度、高内阻、高电池电压、高循环次数、低自放电率等特性，脱颖而出，迅速 成为市场的主流。据统计，在笔记本电脑和移动电话领域，锂离子电池的市场占有率分别为 80%和60%。根据日本矢野经济研究所的预测，锂离子电池正以53.33%的年增长率快速取代 传统的镍铬和镍氢电池市场。

本发明涉及手机充电器技术领域，具体涉及一种智能手机充电器设计。本发明设 计一款智能手机锂电池充电器，要求以单片机为控制核心，选择适当的配套元件，设计硬件 电路，并编制相应软件，使所设计的充电器具有智能化特点，能根据不同手机锂电池的电参 数自动确定相应的充电控制规律，自动检测、充电、断电、报警等，达到理想的充电效果。

图1：手机锂电池智能充电器电路单片机部分原理图。

图2：6N137光耦合器。

图3：电压转换及光耦隔离部分电路的原理图。

图4：手机锂电池智能充电器电路充电控制部分原理图。

图5：LM7805构成的5V稳压电源电路。

图6：手机锂电池智能充电器程序流程图子图1。

图7: 手机锂电池智能充电器程序流程图子图2。

图8：智能充电器的程序流。

图9：变量及说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。

本发明涉及手机充电器技术领域，具体涉及一种智能手机充电器设计。本发明设 计一款智能手机锂电池充电器，要求以单片机为控制核心，选择适当的配套元件，设计硬件 电路，并编制相应软件，使所设计的充电器具有智能化特点，能根据不同手机锂电池的电参 数自动确定相应的充电控制规律，自动检测、充电、断电、报警等，达到理想的充电效果。

锂电池智能手机充电器硬件设计：

进一步的，电池充电器电路设计包括单片机电路的设计、电压转换及光耦隔离电路的 设计、充电控制电路的设计和电源电路的设计。

进一步的，智能充电器电路单片机部分如图1，U1为单片机AT89C51，工作在 11.0592MHz时钟；U2为蜂鸣器，蜂鸣器由单片机的P1.2脚控制发出报警声提示；单片机的 P2.0脚输出控制光藕器件，在需要的时候可以及时关断充电电源；单片机的外部中断0由充 电芯片MAX1898的充电状态输出信号/CHG经过反相后触发。

进一步的，耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦， 是开关电源电路中常用的器件。耦合器以光为媒介传输电信号。光耦合器一般由三部分组 成：光的发射、光的接收及信号放大。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有 单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于 电流型工作的低阻元件，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在 计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠 性。本次设计选择了6N137光耦合器。6N137光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器，其 内部有一个850 nm波长AlGaAs LED和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、 高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。具有温度、电流和电压补 偿功能，高的输入输出隔离，LSTTL/TTL兼容，高速，5mA的极小输入电流。工作参数：最大输 入电流，低电平：250uA 最大输入电流，高电平：15mA 最大允许低电平电压（输出高）：0.8v 最大允许高电平电压：Vcc 最大电源电压、输出：5.5V 扇出（TTL负载）：8个（最多） 工作温 度范围：-40°C to +85°C 典型应用：高速数字开关，马达控制系统和A/D转换等 6N137光耦 合器的内部结构、管脚如图2所示。

进一步的，图3是电压转换及光耦隔离部分电路的原理图。U3为输出+5V的电压转 换芯片M7805，它将12V的输入电压转换为固定的5v输出；u4为光耦隔离芯片6N137，其输入 为LM7805产生的5V电压，输出为经过隔离的5V电压，U4的2脚和单片机的P2．0相连，由单片 机控制适时地关闭充电电源。

进一步的，图4所示的为充电控制部分的电路原理图，其核心器件为充电芯片 MAX1898，其充电状态输出引脚/CHG经过74LS04反相后与单片机INT0相连，触发外部中断。 LED＿R为红发光二极管，红灯表示电源接通；LED＿G为绿发光二极管，绿灯表示处于充 电状态。Q1为P沟道的场效应管，由MAX1898提供驱动。图中，R4为设置充电电流的电阻，阻值 为2.8kΩ，设置最大充电电流为500mA；C11为设置充电时间的电容，容值为100nF，设置最大 充电时间为3小时。

进一步的，如图5所示电路为输出电压+5V、输出电流1.5A的稳压电源。它由电源变 压器B，桥式整流电路D1～D4，滤波电容C1、C3，防止自激电容C2、C3和一只固定式三端稳压 器（7805）极为简捷方便地搭成的。

手机锂电池智能充电器软件设计：

进一步的，充电器的充电过程主要由MAX1898控制，而单片机芯片主要是对电池起保护 作用。系统软件流程采用中断工作方式，软件功能的主要控制步骤均包括在定时中断程序 中，包括监控电压，测量电流及累加电流时间积等部分。

进一步的，当MAX1898完成充电时，其/CHG引脚会产生由高到低的跳变，该跳变引 起单片机的INT0中断。/CHG输出为高存在3种情况：一是电池不在位或无充电输入，二是充 电完毕，三是充电出错（此时，实际上/CHG会以1.5HZ频率反复跳变）。显然前两种情况单片 机都可以直接控制光藕切断充电电源，所以，程序中只要区别对待第3种充电出错的情况即 可。因此，在此中断中，如果判断出不是充电出错，则控制P2.0脚切断电源，控制P2.1脚启动 蜂鸣器报警。

进一步的，程序中的变量及其说明如图9所示。

进一步的，程序是用C语言编写，通过编译之后自动生成机器语言。单片机控制智 能充电器工作的程序流程分为平行执行的三部分,分别如下图6、图7、图8。如下流程图的子 程序的作用是：先初始化，然后通过While（1）语句达到无限循环的目的。如图6所示。

进一步的，如下流程图的子程序的作用是：判断当int0_count为0时则启动定时器 0，同时将计数器清零，int0_count自加；否则int0_count直接自加。如图7所示。

进一步的，如下流程图的子程序的作用是：先关闭T0计数，重设计数初值，t_count （廉政计数）自加，如果t_count大于600即第一次外部中断0产生后3s时，当int0_count为1， 充电完毕，蜂鸣器报警，切断充电电源，关闭T0中断和外部中断0，当int0_count不为1，充电 出错，直接关闭T0中断和外部中断0；否则，启动T0计数。如图8所示。

进一步的，主要程序代码及其说明（见注释语句）如下：