專利名稱：一種基于單片機(jī)芯片的充電器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于充電器的單片機(jī)技術(shù)控制領(lǐng)域，具體為一種基于單片機(jī)芯片的充
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背景技術(shù)：
隨著消費(fèi)者對充電器產(chǎn)品的安全可靠性要求越來越高，目前，在充電器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造中，往往會在充電器產(chǎn)品中加上許多保護(hù)措施 ，如最長充電時(shí)間保護(hù)、最高電壓保護(hù)、- A V保護(hù)、短路電池保護(hù)等等。為了實(shí)現(xiàn)這些保護(hù)功能，需要采用專用的充電管理芯片來實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)是目前較常用的充電管理芯片，但自帶模數(shù)轉(zhuǎn)換(AD)功能的單片機(jī)芯片需要設(shè)計(jì)較多的I/O接口電路，成本較高；同時(shí)，單片機(jī)芯片的工作電壓一般在
2.OV-5. 5V，還需要專門的穩(wěn)壓電路或穩(wěn)壓管給單片機(jī)供給電源，如7805、431等，成本也隨之增加。另外，在中高端快速充電器設(shè)計(jì)中，絕大多數(shù)采用恒流或恒壓的方式充電，需要使用多路外部運(yùn)算比較器來做恒流恒壓控制，如LM358、LM324等，外圍器件多，電路的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，占用的空間大，成本也比較高。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有充電器電路設(shè)計(jì)中所存在的上述不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于單片機(jī)芯片的充電器電路，把所需功能模塊集成封裝在同一芯片內(nèi)，只留出接口給設(shè)計(jì)者可編程使用，無需外部控制器支持，減少所需外圍器件，應(yīng)用設(shè)計(jì)簡單，節(jié)省成本和空間。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種基于單片機(jī)芯片的充電器電路，其特征在于，包括外部電源穩(wěn)壓模塊、多路可編程分階比較模塊、電壓采集輸入模塊、恒流恒壓比較反饋模塊和I/o輸出控制模塊；所述外部電源穩(wěn)壓模塊分別與多路可編程分階比較模塊、電壓采集輸入模塊和I/0輸出控制模塊連接；所述多路可編程分階比較模塊作為核心部分，分別與外部電源穩(wěn)壓模塊、電壓采集輸入模塊、恒流恒壓比較反饋模塊和I/o輸出控制模塊連接；所有模塊一體化封裝在同一芯片內(nèi)。進(jìn)一步地所述外部電源穩(wěn)壓模塊由外部電源、外部電路參考電壓和穩(wěn)壓電路組成，外部電源通過Vcc與穩(wěn)壓電路連接，穩(wěn)壓電路通過Vdd連接到外部電路參考電壓；外部高電壓電源由Vcc進(jìn)入穩(wěn)壓電路，經(jīng)芯片內(nèi)部穩(wěn)壓后，輸出低電壓，提供芯片的工作電壓和外部相關(guān)電路的參考電壓，利用芯片內(nèi)部穩(wěn)壓，無需設(shè)置外部穩(wěn)壓1C，節(jié)省了外部電路和空間大??；所述多路可編程分階比較模塊包括MCU芯片、分階電壓及比較器，MCU芯片連接至IJ分階電壓、MUX和普通I/O輸出控制模塊，外部比較電壓、分階電壓及MCU芯片通過MUX連接到比較器的第一輸入端，電壓采集電路、溫度采集電路及恒流恒壓比較反饋模塊通過比較器輸入端口連接到比較器的第二輸入端，比較器的輸出端分別連接到MCU芯片和恒流恒壓比較反饋模塊。把運(yùn)算比較器的功能和單片機(jī)的AD功能綜合起來，定義為一種可編程分階比較器，把復(fù)雜的AD功能簡化成用多段內(nèi)部或外部的分階電壓比較，在判斷電池的好壞和最高電壓關(guān)斷保護(hù)等方面，同用AD功能判斷的結(jié)果是等效的；用芯片內(nèi)部比較器，程序控制輸入輸出端的方式，相當(dāng)于有多個(gè)比較器功能分時(shí)使用，但僅用了一組管腳，很大程度上節(jié)省了芯片的管腳數(shù)量，方便設(shè)計(jì)者靈活運(yùn)用； 所述電壓采集輸入模塊包括外部比較電壓、電壓采集電路和溫度采集電路，外部比較電壓與外部電源穩(wěn)壓模塊連接，并通過Cin+連接到多路可編程分階比較模塊，電壓采集電路和溫度采集電路通過Cin-分別連接到多路可編程分階比較模塊；采集電池電壓及溫度信息，用于芯片讀取數(shù)據(jù)和判斷做出相關(guān)反應(yīng)動(dòng)作；所述恒流恒壓比較反饋模塊包括依次連接的比較反饋輸出、恒壓恒流回路及恒壓恒流采樣電壓，多路可編程分階比較模塊通過Co連接到比較反饋輸出，恒壓恒流采樣電壓通過Cin-連接到多路可編程分階比較模塊，與多路可編程分階比較模塊構(gòu)成一個(gè)回路。芯片的比較器輸入口連接外部恒流恒壓的采樣電路，通過內(nèi)部比較器比較，在適配條件下由比較器輸出口反饋輸出到外部恒流恒壓回路，從而達(dá)到恒流恒壓效果，節(jié)省了外部電路和空間大小；所述普通I/O輸出控制模塊包括普通I/O接口、充放電控制和狀態(tài)顯示，MCU芯片連接到普通I/o接口，充放電控制和狀態(tài)顯示分別與普通I/O接口連接。用于芯片程式控制充放電回路和把內(nèi)部信息通過LED或LCD顯示電路直觀顯示充放電狀態(tài)。所述外部電源為市電網(wǎng)絡(luò)；所述電壓采集電路與電池正極相連，溫度采樣電路設(shè)置有溫度傳感器，采集電池電壓、電池溫度等信息，便于于芯片讀取數(shù)據(jù)和判斷做出相關(guān)反應(yīng)動(dòng)作。所述電壓采集電路采用RC積分電路，配合比較器可以實(shí)現(xiàn)簡單的電池-A V電壓保護(hù)，線路簡單，又可以起到保護(hù)電池的作用。優(yōu)選地，所述外部電源穩(wěn)壓模塊與電壓采集輸入模塊之間連接有分壓電阻。本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果I、比較器配合RC積分電路，實(shí)現(xiàn)簡單的電池-A V電壓保護(hù)；把運(yùn)算比較器功能和AD功能用一種可編程分階比較器替代，內(nèi)建多路內(nèi)部參考電壓和保留外部參考電壓；芯片接口的外部管腳多功能復(fù)用，可編程分時(shí)控制功能，無需外部控制器支持，減少所需外圍器件，節(jié)省了成本和空間；2、該設(shè)計(jì)把外部比較器和電源穩(wěn)壓電路集成在一顆芯片里，簡化了外部電路，縮小了體積，應(yīng)用設(shè)計(jì)簡單，節(jié)省了成本。

圖I為本實(shí)用新型一種基于單片機(jī)芯片的充電器電路功能結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
請參閱圖1，圖I為本實(shí)用新型一種基于單片機(jī)芯片的充電器電路功能結(jié)構(gòu)框圖。所述基于單片機(jī)芯片的充電器電路包括外部電源穩(wěn)壓模塊I、多路可編程分階比較模塊2、電壓采集輸入模塊3、恒流恒壓比較反饋模塊4和I/O輸出控制模塊5 ;所有模塊一體化封裝在同一芯片內(nèi)。外部電源穩(wěn)壓模塊I分別與多路可編程分階比較模塊2、電壓采集輸入模塊3和I/O輸出控制模塊5連接；所述外部電源穩(wěn)壓模塊I與電壓采集輸入模塊3之間連接有分壓電阻6。多路可編程分階比較模塊2作為核心部分，分別與外部電源穩(wěn)壓模塊I、電壓采集輸入模塊3、恒流恒壓比較反饋模塊4和I/O輸出控制模塊連接5。所述外部電源穩(wěn)壓模塊I由外部電源11、外部電路參考電壓13和穩(wěn)壓電路12組成，外部電源11通過Vcc與穩(wěn)壓電路12連接，穩(wěn)壓電路12通過Vdd連接到外部電路參考電壓13 ;外部電源11為市電網(wǎng)絡(luò)。所述多路可編程分階比較模塊2包括MCU芯片21、分階電壓22及比較器23，MCU 芯片21連接到分階電壓22、MUX 231和普通I/O輸出控制模塊5，外部比較電壓31、分階電壓22及MCU芯片21通過MUX 231連接到比較器23的第一輸入端01，電壓采集電路32、溫度采集電路33及恒流恒壓比較反饋模塊4通過比較器輸入端口 232連接到比較器23的第二輸入端02，比較器23的輸出端03分別連接到MCU芯片21和恒流恒壓比較反饋模塊4。所述電壓采集輸入模塊3包括外部比較電壓31、電壓采集電路32和溫度采集電路33，外部比較電壓31與外部電源穩(wěn)壓模塊I連接，并通過Cin+連接到多路可編程分階比較模塊2，電壓采集電路32和溫度采集電路33通過Cin-分別連接到多路可編程分階比較模塊2 ；電壓采集電路32采用RC積分電路，電壓采集電路32與電池正極相連，溫度采樣電路33設(shè)置有溫度傳感器。所述恒流恒壓比較反饋模塊4包括依次連接的比較反饋輸出41、恒壓恒流回路42及恒壓恒流采樣電壓43，多路可編程分階比較模塊2通過Co連接到比較反饋輸出41，恒壓恒流采樣電壓43通過Cin-連接到多路可編程分階比較模塊2，與多路可編程分階比較模塊2構(gòu)成一個(gè)回路；所述普通I/O輸出控制模塊5包括普通I/O接口 51、充放電控制52和狀態(tài)顯示53，MCU芯片21連接到普通I/O接口 51，充放電控制52和狀態(tài)顯示53分別與普通I/O接口 51連接。為進(jìn)一步說明本實(shí)用新型技術(shù)，如圖2所示，圖2為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的電路原理圖。由于本實(shí)用新型所涉及外圍電路都可以由許多簡單電路組成，或者是已有技術(shù)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以使用各種元器件構(gòu)成簡單電路均能實(shí)現(xiàn)，故在附圖中省略了對元器件型號的表不。本實(shí)施例采用臺灣EMC公司的EM78P163八位單片機(jī)芯片，芯片的電源輸入端Vcc與外部高電壓電源HV相連接，通過芯片內(nèi)部穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成低電壓，提供芯片工作電壓和外部電路的參考電壓+5V。其芯片內(nèi)部比較器有4路負(fù)端Cin-輸入，分別為CinA、CinB,CinC及CinD，I路正端Cin+輸入，I路比較輸出Co。本實(shí)例用2路負(fù)端CinB、CinD分別與2路電池正極積分電路端BATl、BAT2相連，用I路負(fù)端CinA與恒流采樣電壓⑶R_C相連，用I路負(fù)端CinC與恒壓采樣電壓V0L_C相連，正端Cin+與外部電阻分壓+5V產(chǎn)生的電壓Vc相連，比較輸出端Co與充電供給電源的控制端PWM_C相連。另外，芯片的P52、P53分別與充電回路的控制端CHARI、CHAR2相連，控制開關(guān)充電回路；P64與狀態(tài)顯示電路LEDl相連，控制LED顯示狀態(tài)。比較器內(nèi)部分階電壓有0. 5V、0. 75V、1. 0V、1. 5V、2. 0V,2. 25V,2. 5V及3V。電池正極有上拉電阻R34、R35與參考電壓+5V相連，當(dāng)充電回路中沒有放置電池的時(shí)候，芯片程式可以用電池正極電壓與內(nèi)部分階電壓3V比較，此時(shí)電池正極電壓為+5V，結(jié)果大于3V，可以判斷沒有電池，而關(guān)閉充電回路和點(diǎn)滅顯示LED。此時(shí)開啟恒壓比較反饋模塊，用恒壓采樣電壓CUR_C與內(nèi)部分階電壓2. OV比較，當(dāng)大于2. OV時(shí)，結(jié)果實(shí)時(shí)由比較輸出端口 Co輸出低電平PWM_C，關(guān)閉充電供給電源的控制電路，使輸入電源電壓降低，從而降低恒壓采樣電壓CUR_C，反之則提高。這樣可以恒定空載電壓，使整個(gè)回路既能維持工作，又可以降低空載功率。當(dāng)充電回路中放置電池的時(shí)候，芯片程式可以用電池正極電壓與內(nèi)部分階電壓IV比較，如果結(jié)果是小于IV，表示是空電池，開始預(yù)充電池，如果5分鐘后還是小于IV，可以判斷是壞電池，關(guān)閉充電回路并且閃爍顯示LED報(bào)警。在判斷有電池后，點(diǎn)亮LED表不充電,打開充電回路,此時(shí)開啟恒流比較反饋模塊,用恒流米樣電壓CUR_C與外部分壓Vc比較，與恒壓同理，可以把恒流采樣電壓恒壓等于外部分壓Vc，從而控制電流。使用不同的外部分壓，可以達(dá)到恒定不同電流的效果。當(dāng)電池充電到一定程度快充滿時(shí)，電池的電壓由于電池特性，會慢慢回落一些。此時(shí)芯片程式通過電池正極積分電路的電壓讀取，不斷保存，不斷與前段時(shí)間的保存電壓比較，當(dāng)電壓開始降低，-A V到達(dá)某個(gè)定值時(shí)，可以認(rèn)定電池已經(jīng)充滿，從而關(guān)閉充電回路和點(diǎn)滅顯示LED。 上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于單片機(jī)芯片的充電器電路，其特征在于，包括外部電源穩(wěn)壓模塊、多路可編程分階比較模塊、電壓采集輸入模塊、恒流恒壓比較反饋模塊和I/o輸出控制模塊；所述外部電源穩(wěn)壓模塊分別與多路可編程分階比較模塊、電壓采集輸入模塊和I/o輸出控制模塊連接；所述多路可編程分階比較模塊分別與外部電源穩(wěn)壓模塊、電壓采集輸入模塊、恒流恒壓比較反饋模塊和I/O輸出控制模塊連接；所有模塊一體化封裝在同一芯片內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于單片機(jī)芯片的充電器電路，其特征在于所述外部電源穩(wěn)壓模塊由外部電源、外部電路參考電壓和穩(wěn)壓電路組成，外部電源通過Vcc與穩(wěn)壓電路連接，穩(wěn)壓電路通過Vdd連接到外部電路參考電壓；所述多路可編程分階比較模塊包括MCU芯片、分階電壓及比較器，MCU芯片連接到分階電壓、MUX和普通I/O輸出控制模塊，外部比較電壓、分階電壓及MCU芯片通過MUX連接到比較器的第一輸入端，電壓采集電路、溫度采集電路及恒流恒壓比較反饋模塊通過比較器輸入端口連接到比較器的第二輸入端，比較器的輸出端分別連接到MCU芯片和恒流恒壓比較反饋模塊；所述電壓采集輸入模塊包括外部比較電壓、電壓采集電路和溫度采集電路，外部比較電壓與外部電源穩(wěn)壓模塊連接，并通過Cin+連接到多路可編程分階比較模塊，電壓采集電路和溫度采集電路通過Cin-分別連接到多路可編程分階比較模塊；所述恒流恒壓比較反饋模塊包括依次連接的比較反饋輸出、恒壓恒流回路及恒壓恒流采樣電壓，多路可編程分階比較模塊通過Co連接到比較反饋輸出，恒壓恒流采樣電壓通過Cin-連接到多路可編程分階比較模塊，與多路可編程分階比較模塊構(gòu)成一個(gè)回路；所述普通I/O輸出控制模塊包括普通I/O接口、充放電控制和狀態(tài)顯示，MCU芯片連接到普通I/O接口，充放電控制和狀態(tài)顯示分別與普通I/O接口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于單片機(jī)芯片的充電器電路，其特征在于所述外部電源為市電網(wǎng)絡(luò)；所述電壓采集電路與電池正極相連，溫度采樣電路設(shè)置有溫度傳感器；所述電壓采集電路采用RC積分電路。
4.根據(jù)權(quán)利I要求所述的一種基于單片機(jī)芯片的充電器電路，其特征在于所述外部電源穩(wěn)壓模塊與電壓采集輸入模塊之間連接有分壓電阻。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于單片機(jī)芯片的充電器電路，包括外部電源穩(wěn)壓模塊、多路可編程分階比較模塊、電壓采集輸入模塊、恒流恒壓比較反饋模塊和I/O輸出控制模塊；所述外部電源穩(wěn)壓模塊分別與多路可編程分階比較模塊、電壓采集輸入模塊和I/O輸出控制模塊連接；所述多路可編程分階比較模塊作為核心部分，分別與外部電源穩(wěn)壓模塊、電壓采集輸入模塊、恒流恒壓比較反饋模塊和I/O輸出控制模塊連接；所有模塊一體化封裝在同一芯片內(nèi)。把所需功能模塊集成封裝在同一芯片內(nèi)，只留出接口給設(shè)計(jì)者可編程使用，無需外部控制器支持，減少所需外圍器件，應(yīng)用設(shè)計(jì)簡單，節(jié)省成本和空間。
文檔編號H02J7/00GK202550629SQ20122018416
公開日2012年11月21日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者楊波, 賀滿勝, 鄒常銘 申請人:惠州市尚聯(lián)達(dá)電子有限公司