基于LM3S9B92的锂离子电池充电器的设计与实现.PDF

《微型机与应用》 2012 年 第 31 卷 第 14 期 欢 迎 网 上 投 稿 锂 离 子 电 池 凭 借 其 能 量 密 度 高 、使 用 寿 命 长 、自 放 电 率 低 、无 记 忆 效 应 以 及 绿 色 环 保 [ 1 ] 等 独 特 优 势 ，成 为 了 便 携 式 电 子 产 品 的 首 选 电 池 。 与 此 同 时 ， 随 着 信 息 化 社 会 的 不 断 发 展 ， 锂 离 子 电 池 将 会 在 通 信 、 汽 车 电 子 、 仪 器 仪 表 、 航 空 航 天 等 各 个 领 域 得 到 更 深 层 次 的 开 发 应 用 。 针 对 目 前 市 场 上 充 电 器 的 充 电 效 率 低 、 充 电 时 间 长 、 降 低 电 池 寿 命 等 缺 陷 以 及 锂 离 子 电 池 的 充 电 特 性 ，本 文 利 用 LM3S9B92 作 为 主 控 制 器 ， 在 锂 离 子 电 池 的 充 电 过 程 中 对 其 进 行 智 能 控 制 ， 严 格 控 制 充 电 电 流 和 电 压 。 图 1 为 所 设 计 的 锂 离 子 电 池 充 电 器 框 图 ，主 要 包 括 变 压 整 流 、稳 压 部 分 以 及 电 源 变 换 器 、 LM3S9B92 嵌 入 式 微 控 制 器 、采 样 电 路 和 锂 离 子 电 池 。 1 LM3S9B92 嵌 入 式 微 控 制 器 采 用 Stellaris 系 列 的 基 于 Cortex -M3 内 核 的 LM3S9B92 作 为 主 芯 片 。 该 控 制 器 包 含 很 多 个 GPIO 口 、 2 个 10 bit 的 ADC 模 块 、 3 个 模 拟 比 较 器 、 8 个 可 用 于 运 动 和 能 源 领 域 的 PWM 输 出 、 4 个 32 bit 定 时 器 以 及 UART 、 I 2 C 、 SPI 、 I 2 S 、 USB 、 LCD 、以 太 网 接 口 等 各 种 丰 富 的 外 设 功 能 [ 2 ，3]，因 此 非 常 适 合 用 作 智 能 型 充 电 器 的 控 制 单 元 。 LM3S9B92 的 任 务 是 ： (1) 实 时 采 集 电 池 的 充 电 状 态 ， 通 过 计 算 决 定 下 一 阶 段 的 充 电 电 流 ， 并 产 生 合 适 的 PWM 信 号 来 控 制 充 电 电 流 ； (2) 通 过 LCD 实 时 显 示 采 样 数 据 ，当 采 集 的 电 池 参 数 不 正 常 时 产 生 报 警 信 号 。 2 锂 电 池 充 电 器 硬 件 设 计 2.1 可 调 直 流 稳 压 电 源 电 路 变 压 整 流 和 稳 压 部 分 电 路 如 图 2 所 示 ，市 电 经 过 变 压 器 变 压 后 ，通 过 由 4 只 二 极 管 组 成 的 桥 式 整 流 电 路 或 者 整 流 桥 堆 输 出 直 流 电 ，再 通 过 电 容 器 滤 波 后 作 为 集 成 稳 压 块 LM338 的 输 入 ，调 节 集 成 稳 压 块 外 接 的 可 调 电 阻 基于 LM3S9B92 的锂离子电池充电器的设计与实现 胡 林 权 （上 海 交 通 大 学 电 气 工 程 系，上 海 200240 ） 摘 要： 设 计 了 一 种 基 于 LM3S9B92 嵌 入 式 微 控 制 器 的 锂 离 子 电 池 充 电 器 ，并 给 出 了 硬 件 、软 件 设 计。 该 充 电 器 可 以 直 接 以 市 电 作 为 输 入 ，运 用 方 便。 其 基 本 设 计 理 念 是 根 据 采 集 的 电 池 电 压 和 充 电 电 流 信 息 ，利 用 LM3S9B92 产 生 适 合 的 PWM 信 号 控 制 BUCK 电 源 变 换 器 工 作，实 现 充 电 高 效 控 制。 该 充 电 器 具 有 数 字 化 和 智 能 化 的 特 点 ，便 于 推 广 和 应 用。 关 键 词 ： LM3S9B92 ；锂 离 子 电 池；充 电 器 中 图 分 类 号 ： TP368 文 献 标 识 码 ： A 文 章 编 号 ： 1674-7720(2012)14-0085-03 Design and implementation of Li-Ion battery charger based on LM3S9B92 Hu Linquan （ Department of Electrical Engineering ， Shanghai Jiao Tong University ， Shanghai 200240 ， China ） Abstract ： One kind of Li-