鋰電池常用于涵道機(jī)、固定翼、直升機(jī)等航模中，具有放電穩(wěn)定，工作溫度寬；允許較大的充電電流、充電速度快，自放電率低，儲存壽命長；能量高、儲存能量密度大等優(yōu)點(diǎn)。下面小編就分享11.1V鋰電池充電器設(shè)計(jì)方案，一起來看看鋰電池充電器電路圖和原理圖是怎么樣的。

【鋰電池充電器】鋰電池充電器電路圖和原理圖鋰電池充電器設(shè)計(jì)方案

1、引言

11.1V鋰電池常用于涵道機(jī)、固定翼、直升機(jī)等航模中，具有放電穩(wěn)定，工作溫度寬；允許較大的充電電流、充電速度快，僅需1~2個(gè)小時(shí)就可以充滿；無記憶效應(yīng)；自放電率低，儲存壽命長；能量高、儲存能量密度大；輸出電壓高（單節(jié)鋰電池的額定電壓一般為3.6V，而單節(jié)鎳氫和鎳鎘電池的電壓只有1.2V）等優(yōu)點(diǎn)。在對鋰電池進(jìn)行充電時(shí)要防止過度充電，如果充電電壓高于規(guī)定電壓或充電電流大于規(guī)定電流，就會損壞鋰電池或者使之報(bào)廢。在過充電的情況下，能量過剩鋰電池溫度上升，電解液將分解產(chǎn)生氣體，使之內(nèi)壓上升而導(dǎo)致自燃或破裂的危險(xiǎn)。通鋰電池在使用時(shí)也要防止過度放電，過度放電會導(dǎo)致電池特性及耐久性變差，可充電次數(shù)降低。

2、充電電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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鋰電池在充電過程中需要控制它的充電電壓和充電電流并精確測量電池電壓，根據(jù)鋰電池電壓將充電過程分為四個(gè)階段。階段一為預(yù)充電，先用0.1C的小電流對鋰電池進(jìn)行預(yù)充電，當(dāng)電池電壓≥2.5V時(shí)轉(zhuǎn)到下一階段。階段二為恒流充電，用1C的恒定電流對鋰電池快速充電，點(diǎn)電池電壓≥4.2V時(shí)轉(zhuǎn)到下一階段。階段三為恒壓充電，逐漸減小充電電流，保證電池電壓恒定=4.2V，當(dāng)充電電流≤0.1C時(shí)轉(zhuǎn)到下一階段。階段四為涓流充電，恒壓充電結(jié)束后，電池已經(jīng)基本充滿，為了維持電池電壓，可以用0.1C甚至更小的電流對電池進(jìn)行補(bǔ)充充電，到此鋰電池充電過程結(jié)束。

3、充電器的硬件電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要有微控制器、電壓檢測電路、電流檢測電路、電池狀態(tài)指示電路和充電控制電路組成，電路原理圖如圖1所示。

鋰電池充電器原理圖

3.1主控芯片

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

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本系統(tǒng)采用ATmega8作為控制核心。

ATmega8是AVR一款高性能、低功耗的微處理器。它采用先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)，共有130條指令，大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期，具有32個(gè)8位通用工作寄存器，工作于16MHz時(shí)性能高達(dá)16MIPS；只需要兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器；8K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash；獨(dú)立鎖定位的可選Boot代碼區(qū)；512字節(jié)的E2PROM；1K字節(jié)的片內(nèi)SRAM；兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；23個(gè)可編程I/O口；8路10位ADC；三通道PWM；實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器RTC；面向字節(jié)的兩線接口；兩個(gè)USART接口；可工作于主機(jī)/從機(jī)模式的SPI接口；片內(nèi)看門狗定時(shí)器；片內(nèi)模擬比較器等內(nèi)部資源。

3.2電壓檢測電路

由于ATmega8的ADC的參考電壓設(shè)置為3.072V，而電池在充電過程中電壓可以高達(dá)12.6V，因此需要將電池電壓按比例縮小后才能送入ATmega8的ADC口進(jìn)行采集。

本電路由一個(gè)同相器和20K的可調(diào)電阻構(gòu)成，電池電壓輸入到由LM324構(gòu)成的同相器后，經(jīng)同相器隔離緩沖后輸出到20K的可調(diào)電阻，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻使輸入到ATmega8的ADC口的電壓為電池電壓的五分之一。

3.3電流檢測電路

充電電流在流經(jīng)檢測電阻時(shí)將產(chǎn)生壓降，同過測量檢測電阻的電壓即可獲知充電電流的大小，同相器起到隔離緩沖的作用。

3.4電池狀態(tài)指示電路

電池狀態(tài)指示電路由一個(gè)綠色和一個(gè)紅色的發(fā)光二極管構(gòu)成，用來指示電池的狀態(tài)。紅色和綠色發(fā)光二極管都亮為待機(jī)狀態(tài)，未接入電池；紅色發(fā)光二極管單獨(dú)亮為預(yù)充電狀態(tài)；紅色發(fā)光二極管閃爍為快速充電狀態(tài)；綠色發(fā)光二極管閃爍為恒壓充電狀態(tài)；綠色發(fā)光二極管單獨(dú)亮為涓流充電狀態(tài)，即此刻電池已經(jīng)充滿。

3.5充電控制電路

充電控制電路采用PWM方式控制充電電壓和充電電流，PWM的分辨率為9位，開關(guān)頻率為2KHz.在未接入電池時(shí)調(diào)節(jié)R1使BAT+端的電壓為12.975V，當(dāng)BAT+端的電壓小于12.8V時(shí)表示電池已經(jīng)接入。

4、充電器的控制軟件設(shè)計(jì)

在本控制軟件中，控制程序采用多工序結(jié)構(gòu)，將整個(gè)充電過程分為5個(gè)狀態(tài)，在各個(gè)狀態(tài)滿足一定條件后，遷移到另一狀態(tài)。

5、結(jié)語

本文給出了一種高性價(jià)比的11.1V鋰電池充電器的設(shè)計(jì)方案，該方案討論了充電器的電路結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)思想，介紹了鋰電池充電的控制方法，以ATmega8作為控制核心，對充電過程進(jìn)行全面管理，通過對充電電流、電壓的自動檢測與調(diào)整，完成對不同充電階段的精確控制及充滿后的自動停充。