基于ST72单片机的快速充电系统
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:391
摘要：介绍一种新型快速充电系统。该系统以ｓｔ７２单片机为控制核心，以多种蓄电池为控制对象，对蓄电池充电过程进行参数自动跟踪、检测和综合控制，在延长蓄电池使用寿命的前提下，大幅度提高充电速度。
关键词：充电系统 蓄电池 单片机
传统的常规蓄电池充电方法都采用小电流的恒压或恒流充电，充电时间长达１０～２０个小时。为了缩短充电时间，必须对充电过程的充电电流进行控制。许多生产厂家误认为盲目提高充电电流就是快速充电，其实这不但不能提高充电效率，而且会加剧电池的极化现象，升高蓄电池温度，浪费电能，严重损坏蓄电池。根据美国科学家马斯提出的马斯三定律，脉冲充电、脉冲放电可以去除电池极化，减小蓄电池的内部压力、温度和内阻，加快充电速度，实现蓄电池快速充电需采用充－放－充的循环方式。这种模式的快充系统中一般应包括控制回路、充电回路、放电回路。根据充电过程中测得的参数，通过单片机适当调整，保证脉冲电压的（充、放）幅值及充电与放电的宽度比值恒定，可以得出充电效率的最佳结果。
１ 系统结构
１．１ 控制回路
ｓｔ７２系列单片机是法国ｓｔ微电子公司最新生产的简单、灵活、低价格的８位单片机，采用了独特的制造工艺和技术，大大提高了抗干扰能力。它专为嵌入式控制应用设计，特别适用于抗噪声干扰高、整体性价比高的控制系统。它具有以下的主要性能：
（１）工作电源电压有很宽的适应范围，从２．４ｖ～５．５ｖ；功耗较低，内部数字看门狗。
（２）丰富的ｉ／ｏ功能，内部带有３个定时器／计时器，有的还多达１６个通道的１０位ａ／ｄ转换器，两路脉宽调制多种通信接口，多达１２级的中断源。
（３）多种内部程序存储器，除有廉价的ｏｔｐ（ｏｎｅ ｔｉｍｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）一次性编程写入还有非常方便的ｆｌａｓｈ程序存储器，可以在线编程，易于修改程序代码。存储器的容量从１．５ｋｂ～６０ｋｂ不等，可以满足各种编程的需要。
根据系统功能的需要，选用ｓｔ７２系列的ｓｔ７２２６４ｇ１单片机作控制芯片。该芯片具有４ｋｂ的ｆｌａｓｈ内部存储器，２路ｐｗｍ输出，最大时钟频率８ｍｈｚ，有２０个ｉ／ｏ引脚，６个复用１０位ａ／ｄ转换器，有ｓｐｉ、ｓｃｉ、ｉ２ｃ三种通信接口。控制回路采用ｓｔ７２２６４ｇ１加上液晶显示和键盘接口等；它利用单片机自身的ａ／ｄ端口，组成电压、电流、温度检测电路。
１．２ 充放电回路
充电回路是采用一种新型的电源芯片ｔｏｐ２２５ｙ构成的电源电路。该芯片是美国ｐｏｗｅｒｇｒａｔｉｏｎ公司生产的三端隔离式脉宽调制单片开关电源集成电路。它将ｐｗｍ集成电路和ｍｏｓｆｅｔ功率器件集成在同一芯片中，具备ｐｗｍ型开关稳压电源所需的全部功能。通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，实现了无功频变压器隔离的开关电源的集成化。整个回路具有输出功率范围大、成本低、集成化程度高、电路设计简单等优点。
放电回路则由蓄电池和电阻构成回路，ｍｏｓ管作为开关，控制放电回路的关断。ｍｏｓ管的关断由单片机给出控制信号。
智能充电系统的原理框图如图１所示。
单片机根据电压反馈和电流反馈，输出数字电压转换成模拟电压。模拟电压再经过光耦隔离，然后调节电源芯片ｔｏｐ２２５ｙ控制脚的电流大小，由芯片调节控制信号的占空比，从而调整脉冲电压的幅值或涓流电流的大小。一般单片机的数字电压转换成模拟电压都需要ｄ／ａ转换器，由于ｓｔ７２系列单片机带有ｐｗｍ输出，因此可以直接利用ｐｗｍ输出将数字电压转换成模拟电压，能够保证精度，省却了ｄ／ａ转换器。
２ 系统软件设计
系统软件用ｃ语言编写，经过汇编、仿真调试烧写在单片机的内部程序存储器内。按照软件工程的规范要求进行软件设计，实现结构层次化、功能模块化，不仅使软件的可读性、可维护性、可扩展性得到了增强，而且提高了软件的可靠性。程序的总体结构
摘要：介绍一种新型快速充电系统。该系统以ｓｔ７２单片机为控制核心，以多种蓄电池为控制对象，对蓄电池充电过程进行参数自动跟踪、检测和综合控制，在延长蓄电池使用寿命的前提下，大幅度提高充电速度。
关键词：充电系统 蓄电池 单片机
传统的常规蓄电池充电方法都采用小电流的恒压或恒流充电，充电时间长达１０～２０个小时。为了缩短充电时间，必须对充电过程的充电电流进行控制。许多生产厂家误认为盲目提高充电电流就是快速充电，其实这不但不能提高充电效率，而且会加剧电池的极化现象，升高蓄电池温度，浪费电能，严重损坏蓄电池。根据美国科学家马斯提出的马斯三定律，脉冲充电、脉冲放电可以去除电池极化，减小蓄电池的内部压力、温度和内阻，加快充电速度，实现蓄电池快速充电需采用充－放－充的循环方式。这种模式的快充系统中一般应包括控制回路、充电回路、放电回路。根据充电过程中测得的参数，通过单片机适当调整，保证脉冲电压的（充、放）幅值及充电与放电的宽度比值恒定，可以得出充电效率的最佳结果。
１ 系统结构
１．１ 控制回路
ｓｔ７２系列单片机是法国ｓｔ微电子公司最新生产的简单、灵活、低价格的８位单片机，采用了独特的制造工艺和技术，大大提高了抗干扰能力。它专为嵌入式控制应用设计，特别适用于抗噪声干扰高、整体性价比高的控制系统。它具有以下的主要性能：
（１）工作电源电压有很宽的适应范围，从２．４ｖ～５．５ｖ；功耗较低，内部数字看门狗。
（２）丰富的ｉ／ｏ功能，内部带有３个定时器／计时器，有的还多达１６个通道的１０位ａ／ｄ转换器，两路脉宽调制多种通信接口，多达１２级的中断源。
（３）多种内部程序存储器，除有廉价的ｏｔｐ（ｏｎｅ ｔｉｍｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）一次性编程写入还有非常方便的ｆｌａｓｈ程序存储器，可以在线编程，易于修改程序代码。存储器的容量从１．５ｋｂ～６０ｋｂ不等，可以满足各种编程的需要。
根据系统功能的需要，选用ｓｔ７２系列的ｓｔ７２２６４ｇ１单片机作控制芯片。该芯片具有４ｋｂ的ｆｌａｓｈ内部存储器，２路ｐｗｍ输出，最大时钟频率８ｍｈｚ，有２０个ｉ／ｏ引脚，６个复用１０位ａ／ｄ转换器，有ｓｐｉ、ｓｃｉ、ｉ２ｃ三种通信接口。控制回路采用ｓｔ７２２６４ｇ１加上液晶显示和键盘接口等；它利用单片机自身的ａ／ｄ端口，组成电压、电流、温度检测电路。
１．２ 充放电回路
充电回路是采用一种新型的电源芯片ｔｏｐ２２５ｙ构成的电源电路。该芯片是美国ｐｏｗｅｒｇｒａｔｉｏｎ公司生产的三端隔离式脉宽调制单片开关电源集成电路。它将ｐｗｍ集成电路和ｍｏｓｆｅｔ功率器件集成在同一芯片中，具备ｐｗｍ型开关稳压电源所需的全部功能。通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，实现了无功频变压器隔离的开关电源的集成化。整个回路具有输出功率范围大、成本低、集成化程度高、电路设计简单等优点。
放电回路则由蓄电池和电阻构成回路，ｍｏｓ管作为开关，控制放电回路的关断。ｍｏｓ管的关断由单片机给出控制信号。
智能充电系统的原理框图如图１所示。
单片机根据电压反馈和电流反馈，输出数字电压转换成模拟电压。模拟电压再经过光耦隔离，然后调节电源芯片ｔｏｐ２２５ｙ控制脚的电流大小，由芯片调节控制信号的占空比，从而调整脉冲电压的幅值或涓流电流的大小。一般单片机的数字电压转换成模拟电压都需要ｄ／ａ转换器，由于ｓｔ７２系列单片机带有ｐｗｍ输出，因此可以直接利用ｐｗｍ输出将数字电压转换成模拟电压，能够保证精度，省却了ｄ／ａ转换器。
２ 系统软件设计
系统软件用ｃ语言编写，经过汇编、仿真调试烧写在单片机的内部程序存储器内。按照软件工程的规范要求进行软件设计，实现结构层次化、功能模块化，不仅使软件的可读性、可维护性、可扩展性得到了增强，而且提高了软件的可靠性。程序的总体结构
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