基于单片机控制的锂电池充电模块毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机控制的锂电池充电模块毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

相等的最大电流限制 ， LM2576 能够经受 连续输出短路。 .二极管的反向电压等级应至少 倍的最大输入电压。 系统设计负载输出电流为 ， 最大输出电压为 V， 因此设计中 续流 二极管 选择 INA5822。 ○ 3 电感 L1 的分析、计算与选择 由 以下公式可 计算电感 （公式 2） E X T=（ Vin Vout） Vout/Vin x 106 / F[Hz] 计算出的 E X T 值 与相应的匹配对电感值的选择垂直轴数 如 图 24 所示。 这个 E X T 常数是一个 能量处理能力和测量电感 都 取决于类型的核心 、 核心区 、 匝数 和占空比。 图 23 Vin OUTGNDFBON/OFFLM2576U2+1000uFC5+1000uFC6D31N5822150uHL1GNDVinFBconstant current powerON/OFF470R13R14Q08050 8 下一步是确定区域分割的电感 E X T 值和对负载电流最大值。 从电感的电感值的代码 及 识别。 然后 从表 1 中 选择一个合适的电感。 电感的选择必须额定的开关 52 kHz和 倍 负载电流的额定电流。 电感电流额定值可 计算电感的峰值电流： （公式 3） Ip（ max） =ILode（ max） +(VinVout)ton/2L Ton 为电源开关时间 ： （公式 4） Ton= Vout/ Vin 1/fosc Inductor Code Inductor Value The 39 Shott Corp Pulse Eng Renco L47 47 uH 77 212 671 26980 PE53112 RL2442 L68 68 uH 77 262 671 26990 PE92114 RL2443 L100 100 uH 77 312 671 27000 PE92108 RL2444 L150 150 uH 77 360 671 27010 PE53113 RL1954 L220 220 uH 77 408 671 27020 PE52626 RL1953 最后分析计算电路中取 150 uH 的工字形电感。 BUCK 电路输出效率分析计算 输出电流 A，电压为 V，输出功率 P = I U = = W。 电路中有电感、续流二极管、电容和 LM2576ADJ 造成 以发热的形式为主的 功率损耗。 电路设计要求充电电源效率不得低于 70%。 图 24 表 1 电感的电感值代码 9 NTC 负温度系数电阻 计 算 热敏电阻的电阻－温度特性可近似地用 公 式 5 表示。 (公 式 5) R=Ro exp {B(I/TI/To)} 表 2 热敏电阻的电阻－温度特性 但实际上，热敏电阻的 B 值并非是恒定的，其变化大小因材料构成而异，最大甚至可达 5 K/176。 C。 因此在较大的温度范围内应用 公 式 5 时， 将与实测值之间存在一定误差。 此处，若将 公 式 5 中的 B 值用 公 式 6 所示的作为温度的函数计算时，则可降低与实测值之间的误差，可认为近似相等。 (公 式 6) BT=CT2+DT+E 上式中， C、 D、 E为常数。 另外，因生产条件不同造成的 B值的波动会引起常数 E发生变化，但常数 C、 D 不变。 因此，在探讨 B 值的波动量时，只需考虑常数 E即可。 常数 C、 D、 E的计算 ： （ 公 式 7） ToTnRoRnInBn 11 )/( （ 公 式 8） )31)(32)(21( )21)(32()32)(21( TTTTTT TTBBTTBBC   （ 公 式 9） 21 )21)(21(21 TT TTTTCBBD   （ 公 式 10） 1111 TCTDTDE  常数 C、 D、 E 可由 图 25 的 (温度、电阻值 )数据 (T0, R0). (T1, R1). (T2, R2) and (T3, R3)，通过式 7～ 10 计算。 首先由式 7 根据 T0 和 T1,T2,T3 的电阻值求出 B1,B2,B3,然后代入以下各式。 电阻值计算 实 例 ： 试根据电阻－温度特性表，求 25176。 C 时的电阻值为 5 (kΩ) ， B值偏差为 50(K)的热敏电阻在 10176。 C ～ 30176。 C 的电阻值。 R 温度 T(K)时的电阻值 Ro 温度 T0(K)时的电阻值 B 温度 T0(K)时的电阻值 *T(K)= t(186。 C)+ 10 步骤 ： ○ 1 根据电阻－温度特性表，求常数 C、 D、 E。 To=25+ T1=10+ T2=20+ T3=30+ ○ 2 代入 BT=CT2+DT+E+50，求 BT。 ○ 3 将数值代入 R=5exp {(BTI/TI/)}，求 R。 *T = 10+～ 30+ 电阻－温度特性图如图 25 所示 电阻温度系数 ： 所谓电阻温度系数 (α)，是指在 任意温度下温度变化 1176。 C(K)时的零负载电阻变化率。 电阻温度系数 (α)与 B 值的关系，可将式 11 微分得到。 （ 公 式 11） ℃）（α /%1 0 021 0 01  TBdTdRR 这里 α前的负号 (－ )，表示当温度上升时零负载电阻降低。 经过时间与热敏电阻温度变化率的关系如下表所示。 表 3 热敏电阻温度变化率 t 12 1TT TT t % 2t % 3t % 4t % 5t % 图 25 11 目录记录值为下列测定条件下的典型值。 表 4 热敏电阻 典型值 另外应注意，散热系数、热响应时间常数随环境温度、组装条件而变化。 (1) 静止空气中环境温度从 50 176。 C 至 25 176。 C 变化时，热敏电阻的温度变化至 176。 C 所需时间。 (2) 轴向引脚、径向引脚型在出厂状态下测定。 12 3 电路工作原理 系统供电部分 系统 BUCK 降压电路输入电压为 10 V～ 25 V， STC12C5A60S2 单片机、LCD1602 液晶显示等部分使用 5 V 电压供电。 5 V 供电电源 产生 采用 LM7805 稳压芯片 ，系统中 LM7805 输入电压直接由 BUCK 输入 电压端输入。 LM7805 是常用的三端稳压器，一般使用的是 TO220 封装，能提供 5 V 的输出电压，内含过流和过载保护电路。 带散热 芯 片时能持续提供 1 A 的电流，如果使用外围器件，它还能提 供不 同 的电压和电流。 BUCK 降压电路 BUCK 电路基本结构 如下： 主要组成元件包括开关 元件、储能元件、续流二极管。 通过控制场效应管的开通和关断，在开通时输入电源直接对负载供电，关断后储能元件中储存电能对负载供电。 开关导通时等效电路 如图 32 所示， 开关关断时等效电路 如图 33所示。 ○ 1 从电路可以看出，电感 L 和电容 C 组成低通滤波器，使 us(t)的直流分量1 32V VGNDINOUTLM7805U1C2D11N4007GNDVin5V+5V Power+10uFC4图 31 13 可以通过，而抑制 us(t) 的谐波分量通过；电容上输出电压 uo(t)就是 us(t) 的直流分量再附加微小纹波 ur(t)。 ○ 2 电路工作频率高，一个开关周期内电容充放电引起的纹波 ur(t) 很小，相对于电容上输出的直流电压 Uo 有： |ur（ t） |0 电容上电压可以看作恒定。 电路稳态工作时，输出电容上电压由微小的纹波和较大的直流分量组成，可以看作是恒定直流。 ○ 3 一个周期内电容充电电荷高于放电电荷时，电容电压升高，导致后面周期内充电电荷减小、放电电荷增加，使电容电压上升速度减慢，这种过程的延续直至达到充 、 放电平衡，此时电压维持不变；反之，如果一个周期内放电电荷高于充电电荷，将导致后面周期内充电电荷增加、放电电荷减小，使电容电压下降速度减慢，这种过程的延续直至达到充 、 放电平衡，最终维持电压不变。 这种过程是电容上电压调整的过渡过程，在电路稳态工作时，电路达到稳定平衡，电容上充 、 放电也达到平衡，这是电路稳态工作时的一个普遍规律。 ○ 4 开关 开通 时，电感电流增加，电感储能；而当开关 关断 时，电感电流减小，电感释能。 假定电流增加量大于电流减小量，则一个开关周期内电感上磁链增量为： Δ =L（Δ t）〉 0 ； 此增量将产生一个平均感应电势： u=Δ /t〉 0 此电势将减小电感电流的上升速度并同时降低电感电流的下降速度，最终将导致一个周期内电感电流平均增量为零；一个开关周期内电感上磁链增量小于零的状况也一样。 这种在稳态状况下一个周期内电感电流平均增量（磁链平均增量）为零的现象称为：电感伏秒平衡。 这也是电力电子电路稳态运行时的又一个普遍规律。 系统设 计中选用 LM2576ADJ 集成芯片构成 BUCK 电路。 稳压器LM2576ADJ 是单片集成电路的理想适合于开关稳压器的简单方便的设计 Buck变换器。 使用 LM2576ADJ 集成芯片组成 BUCK 电路使 整个电路设计更加简单，输出电流电压易于控制。 系统设计中利用 LM2576ADJ FeedBack 引脚实现对恒定电流输出的控制。 续流二极管 IN5822 具有正向电流大，反向电压高等特点。 IN5822 14 LM2576ADJ 引脚图如图 34： LM2576 内部结构图如图 35: 恒流控制 系统恒定电流 输出控制原理： LM2576ADJ， FeedBack 引脚电压为 ，通过运放组成同相放大器和 该 引脚构成反馈回路， 可 实现恒流输出。 运算放大器同相端电压为采样电阻上 的 分压，反相端反馈电阻采用可编程数 字 电位器。 数字电位器选择 TPL0501（封装为 SOT23）。 TPL0501 是一个单通道、具有 256 个雨刷器位置的线性电阻分布的数字电位器， 可被用作 3终端电位器或作为 2终端可变电阻器。 TPL0501 目前提供 100 kΩ的 端电阻。 TPL0501 使用三线 SPI 兼容的串行数据接 口。 三个输入接口：芯片选择（ CS），数据时钟（ SCLK），数据输入（ DIN）。 驱动器 CS 为低电平 串行接口，时钟数据同步到 SCLK 的上升沿移位寄存器。 再 将数据加载到移位寄存器，驱动 CS 高存到适当的电位器控制 图 34 图 35 15 寄存器和禁用串行接口。 把 CS 低在整个串行数据流，以避免数据损坏。 TPL 阻值与对应数据表 表 5 TPL 阻值与对应数据 Step Binary 100kΩ RHW /RWL RHW( kΩ ) RWL( kΩ ) 0 0 1 1 2 10 3 11 4 100 5 101 6 110 7 111 8 1000 9 1001 10 1010 11 1011 12 1100 13 1101 14 1110 15 1111 16 10000 17 10001 18 10010 19 10011 20 10100 21 10101 22 10110 23 10111 24 11000 25 11001 26 11010 27 11011 28 11100 29 11101 30 11110 31 11111 32 100000 33 100001 34 100010 16 35 100011 36 100100 37 100101 38 100110 39 100111 40 101000 41 101001 42 101010 43 101011 44 101100 45 101101 46 101110 47 101111 48 110000 49 1100。