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基于单片机的直流电能收集充电器的设计

作者:时间:2014-10-21来源:网络收藏

  近年来,能源短缺问题日益突出,人们在担忧能源枯竭的同时,对能源的浪费却大得惊人。例如各种废弃的电池,尤其是遥控玩具车使用的电池,甚至没用到其能量的一半就被废弃掉了,这不仅造成能源的浪费,更造成了环境的污染。因而研制一种收集各种废旧电池能量的装置已迫在眉睫。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/264212.htm

  本文设计一种以直流电源变换器为核心的电能收集装置,该装置可用于人们在旅途为手机随时充电,也可用于矿工照明等。该可将直流电源的能量传递到3.6 V以上的可充电电池中。系统根据输入电压不同采用和HT7750来构建供电电路给电池充电,经过单片机控制 AD0832来检测电源输出电压的大小,从而判断是否对电池进行充电,并且检测时间的长短可以根据用户的需要进行设定 ,并通过数码管显示出来。为了提高单片机的工作效率,对单片机处于休眠和工作两种状态进行断续的检测。

  1. 系统设计框图

  电能收集的核心为直流电源变换器,从直流电源中吸收的电能转移到可充电电池中。电能收集是将输入的功率尽可能大的输送到所需充电的设备中,使得充电器的充电效率尽可能提高。该充电器对输入电压要求低,并且可以最大可能的吸收直流电源中的能量,比一般的充电器节能。系统框图如图1所示。

  

 

  图1 系统框图

  根据电压Ui 取值的大小采用两种直流电源变换器,当电压为1.1 V< Ui <3.6 V 时,采用HT7750 组成的Boost升压电路来实现;当供电电源大于3.6 V时,电路是用单片机控制集成芯片来实现的。的工作电压是3~40 V,所以电源输入电压只需要在3 V以上就可以让它工作。单片机能通过自身休眠来提高效率,还可以检测电压值控制电池的充电,并且由数码管显示出检测的时间长短,这个时间可以根据用户的要求任意调节。这样的电路直观、稳定、可靠,并且在实际运用中,在接负载的情况下,它能稳定的达到所需要的电流值和电压值。同时电路简单易懂,容易调试数据,成功率高。

  2. 硬件电路设计

  2.1 升压电路设计

  升压电路主要由HT7750组成,HT7750转换器具有高效率和低纹波。该系列具有超低启动电压、高输出电压精度。只需要3个外部元件即电感、稳压管、电解电容,以提供固定输出5 V电压。电路如图2所示。

  

 

  图2 升压电路

  2.2 供电电路设计

  供电电路是由MC34063芯片构成的稳压电路,此芯片是一款可降压也可升压型的采用PWM 调节方式的开关稳压电源芯片,MC34063的工作电压范围为3~40 V.此电路是把输入进来的电压进行稳压处理达到所需电压值,同时此电压还可以作为单片机和ADC0832 的工作电压。电路构成如图3所示。

  

 

  图3 供电电路

  2.3 控制电路设计

  采用8051 单片机,它拥有编程灵活、功能强大、而且廉价的好处,与INTEL公司的8096系列16位单片机相比,8051更具有明显的价格优势 .同时能够满足需要,成为首选。它可以自身休眠来减小功耗,提高效率,它由基准电源电路输出稳定的5 V电压供电,主要起到检控电压的作用。单片机控制AD0832来检测电源输出电压的大小,从而判断是否对电池进行充电,并且检测时间的长短可以根据用户的需要进行设定,通过数码管显示出来。这里用的ADC 是ADC0832 芯片,它是一个串行的ADC,它具有速度和精度都足以满足此电路,在ADC0832 的VCC 脚与基准电路供电的输出脚间接一个大电容从而使输入给ADC0832 的电压更稳定。电路构成如图4所示。

  

 

  图4 控制电路

  2.4 充电电路设计

  该电路是通过单片机对充电电路的控制从而实现对电池的充电,起到开关作用。并且电路中加入了LED灯,从而显示充电器是否工作。电路如图5所示。

  

 

  图5 充电电路

  3. 软件部分的设计

  本系统的软件采用C 语言来编写,所有代码在UV2下编译调试。软件程序设计主要检测电源输出电压的大小,从而对判断是否对电池进行充电,同时单片机通过自身休眠来减小功耗,提高效率。程序主流程图如图6所示,休眠时间控制流程图如图7 所示。


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关键词: 89C51 充电器 MC34063

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