AVR的锂电池智能充电器的设计与实现

安全充电步骤的执行。系统中使用ATtiny261的毖上湿度传感器，通过ADCIl进行温度检测。测量电压与温度基本成线性关系，约lmv/°C的精度可提供充分精度的温度测量。如欲获得更高精度的温度检测，可通过软件写入校准值的方法来实现。

3.2.4 PWM控制

设计中，在前述稳压管反馈控制的摹础上，在反馈环节中引入PWM的方法控制充电。其基本控制思想是利用单片机的PWM端口，在不改变PWM波周期的前提下，通过电流及电压的反馈，用软件的方法调整PWM占空比，从而使电流或电压按预定的充电流程进行。

因系统进入充电工作状态后，受锂电池终止充电电压的限制，其最高电压不得高于12．7V，所以开关电源中的稳压管Zl始终处于截止状态，充电过程完全由PWM的控制来实现。以恒压充电为例，在充电电压调整之前，单片机先快速读取充电电压检测值，然后将设定的电压值与实际读取值进行比较，若实际电压偏高，则提高PWM占空比，使线性光耦PC817的发光二极管的电流1F增大，致使TNY268的EN脚置为低电平，其片内功率MOSFET关断，输出电压降低。反之，则降低PWM占空比->IF减小->EN脚为高电平，片内功率MOSFET接通，输出电压升高。在预充电，恒流充电阶段对电流的调整，是通过采样电阻将电流转换为电压进行的，因此其PWM控制调整过程与恒压阶段完全类似。当充电结束时，PWM持续输出占空比为1的高电平，关断TNY268P的片内MOSFET，中断功率转换回路，实现充满后自动停充。

为保证采样的准确，尽量避免由于ADC的读数偏差和电源工作电压等引入的波纹干扰，所有采样点都经过阻容滤波处理，并在软件PWM的调整过程中采用了数字滤波技术。

3.2.5 按键与显示

充电器的功能按键响应由ATtiny261的外中断来实现，与LED显示相配合可获知池放电状况，并提醒系统即将终止。系统充放电的每个状态都与相应LED显示对应。可根据电压检测判断是否有电池装入及提供电池短路保护，并给出LED报警信号。

3．3保护电路

由于锂电池的化学特性，在使用过程中，其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应。但在菜蝗条件下．如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应，该副反应加剧则会严重影响锂电池的性能与使用寿命，甚至会引起爆炸而导致安全问题，因此锂电池保护电路显得至为重要。

如图3所示，该电路选用精工的多节锂电池保护芯片S8233构成，可对电池电压和回路电流进行有效监测，并通过对MOS管FET-A或FET-B的控制在某些条件下关断究、放电回路以防止对电池发生损害。与其它电池保护芯片如S8254相比较，S8233还可通过外接MOS管FET1，FET1及FET3来保证锂电池组的充电平衡，这是其它类似芯片所不具备的优点。通过单片机对S8233芯片CTL端子的控制，可实现对锂电池的故障保护。

4 软件设计

系统软件采用汇编语言编写，并在AVR Studio4环境下编译调试完成。整个系统软件内充电主程序和中断服务子程序组成。主程序主要完成系统、变量及看门狗定时器的初始化．控制系统实现充电功能。单片机完成初始化后，根据电池状况判断应该进入哪一个充电阶段，然后通过AD采样与中断响应完成PWM的调整，实现相应阶段的控制。主程序流程见图4。程序中通过AD中断子程序来改变PWM占空比，定时中断子程序来控制最大充电时间，外中断来判断电池组放电状态。

图4 主程序流程

5 实验测试结果

实验中采用750mA恒流对3节1500mAh的锂电池组进行充电，充电电流．电压测试曲线如图5所示。实验结果她示，由单片开关电源实现AC-DC的转换，通过ATtiny261与S8233保护芯片的相互配合与控制所实现的锂电池充电器，满足了3节锂电池组的充电要求，取得了较好的充电效果。

图5 电池充电测试热线

6 结束语

由于AVR ATtiny261良好的性价比，使得产品的智能性与应用性大大提高，且缩短了开发时阔．降低了开发成本。并且，系统采用综合控制的软件算法，避应了不同型号及容量的锂电池需求机电路集成度高，结构简单，性能可靠，经济轻便，具有很大的实用价值。此外，在系统现有功能实现的基础上，充分利用ATtiny261的片内外资源，通过其所具有的12C通信功能，可以很方便的升级为智能电源管理系统，直接成用于各种便携式电子设备。

本文作者创新点：采用PWM控制的单片开关电源实现充电，大大提高系统效率；基于AVRATtiny261的控制核心搜综合控制的软件算法，使系统控制更加灵活，便于进一步升级开发。