基于微控制器实现充电功能的电路结构制造技术

本发明专利技术涉及一种基于微控制器实现充电功能的电路结构，其中包括存储器、电压控制模块、一集成运放模块、多通道ADC模块和带隙基准模块。采用该种基于微控制器实现充电功能的电路结构，通过对采样电流和采样电压实时进行负反馈，控制充电器的充电电压和充电电流，以实现恒流充、恒压充和浮空充，校准后的参数保持在微控制器的非易失性存储器中，对于整机装配的电阻电容精度要求不高，省去人工装配精密电阻环节，提高了生产效率；对于工作电压的要求也相应降低，因此无须稳压模块TL431来提供精确的5V工作电压，精简了成本，在原充电电路结构的基础上进一步省去了外围元器件和电路内部资源，结构简单实用，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基于微控制器实现充电功能的电路结构，其中包括存储器、电压控制模块、一集成运放模块、多通道ADC模块和带隙基准模块。采用该种基于微控制器实现充电功能的电路结构，通过对采样电流和采样电压实时进行负反馈，控制充电器的充电电压和充电电流，以实现恒流充、恒压充和浮空充，校准后的参数保持在微控制器的非易失性存储器中，对于整机装配的电阻电容精度要求不高，省去人工装配精密电阻环节，提高了生产效率；对于工作电压的要求也相应降低，因此无须稳压模块TL431来提供精确的5V工作电压，精简了成本，在原充电电路结构的基础上进一步省去了外围元器件和电路内部资源，结构简单实用，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛。【专利说明】基于微控制器实现充电功能的电路结构
本专利技术涉及电子电路领域，特别涉及充电控制电路
，具体是指一种基于 微控制器实现充电功能的电路结构。
技术介绍
铅蓄电池的充电过程分为恒流充、恒压充、浮空充三个阶段；这3个阶段的过程如 下： (1)恒流充：这一阶段充电器对电池的充电电流保持在一个恒定值，随着充电时间 的增加，电池的电压不断的升高，电池可接受的充电电流能力在不断的下降。当电压升高到 一定值时，恒流充结束； (2)恒压充：恒流充结束后，电池充电进入恒压充阶段；这一阶段充电器对电池的 充电电压保持在一个恒定值，随着充电时间的增加，电池的充电电流在不断的减小。当电流 下降到一定值后，恒压充结束。 (3)浮空充：在恒压充结束后，电池充电进入浮空充阶段；这一阶段充电器对电池 的电压比恒压充阶段要低一些，以减少蓄电池的出气量，避免蓄电池失水过热。浮空充也是 一个恒压充过程，只不过电压比恒压充要低。 传统充电器通过硬件负反馈电路来实现恒压、恒流充阶段。其中恒压充和浮空充 阶段两个电压值的切换是通过MCU控制来实现的。请参阅图1所示，其中为采用义隆78P153 微控制器电路实现的充电器方案。 在该电路设计方案中，恒流充控制部分用LM324运放参与负反馈来进行控制，恒 压充控制部分用TL431做的鉴幅器参与负反馈进行控制，而控制负反馈强弱的为一个线性 光耦，流过线性光耦电流越大，其变压器输出的电压越低，流过线性光耦电流越小，其变压 器输出的电压越商。 当电池充电电压没有达到恒压充设定值时，恒压充控制部分TL431 -直输出一个 较高电平，控制负反馈强弱的光耦器件的电流通过恒流充控制部分的运放到地，而运放的 输入又是和采样电阻的电压值相关，当流过采样电阻的电流增大时，其运放输入的电压值 变大，使得运放输出的电压值变小，这样流过光耦的电流就变大，反过来控制变压器输出的 电压值变小，这样通过负反馈使得电流保持在设定范围内。这就是恒流充负反馈控制原理。 当电池充电电压达到恒压充设定值时，恒压充控制部分TL431输出一个较低的电 平。由于TL431输出的电平比LM324输出的电平更低，因此恒流充控制部分不起作用，此 时由TL431组成的鉴幅器参与负反馈。当电池电压VBT升高时，TL431基准输入电压也会 变高，使得TL431输出电平变低，这样流过光耦的电流变大，反过来控制变压器输出电压变 低，这样通过负反馈使得充电电压保持在设定范围内，这就是恒压充负反馈控制原理。 恒压充到一定阶段后，电池的充电电流越来越小，这样流过采样电阻的电流也越 小，采样电阻的电压值也越小。浮空充监测部分的LM324用作比较器，将采样电阻的电压值 和设定值进行比较，当采样电压值小于设定值时，比较器输出值发生翻转，产生一个中断源 给MCU。MCU进行中断响应，关闭参与负反馈引脚（图1示意中P60引脚）的低电平输出，使 得TL431基准输入电压值变高，控制TL431输出电平变低，流过光耦的电流变大，控制变压 器输出的电压变低，达到降压的目的。这就是浮空充控制原理。 上述的充电器方案，其负反馈控制都是通过硬件来实现，一共用了 2个TL431、2个 LM324、和一个微控制器电路以及若干个精密电阻，恒流充电流的设定以及恒压充电压的设 定都是通过手动来校准。所用元器件成本及花费工人工时较多。 在现有技术中还存在另外一种充电电路结构，请参阅图2所示。其中需要用到1 个二极管、6个电阻和2电容(无需采用精密电阻)实现恒流充、恒压充及浮空充的负反馈控 制。 其实现负反馈控制内部电路回路请参阅图3所示，其中用到了 2个运放和2路DAC 电压。因此外围元器件及芯片还是较多的，导致结构复杂，成本较高，电路稳定性降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够进一步简化外围元 器件、优化电路内部资源、结构简单实用、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的基于微 控制器实现充电功能的电路结构。 为了实现上述的目的，本专利技术的基于微控制器实现充电功能的电路结构具有如下 构成： 该基于微控制器实现充电功能的电路结构，其主要特点是，所述的电路结构包 括： 存储器，保存电路控制校准参数； 电压控制模块，与所述的存储器相连接，在不同充电阶段选择性产生并输出恒流 充负反馈参考电压、恒压充负反馈参考电压和浮空充参考电压； 一集成运放模块，该集成运放模块的正端接入所述的电压控制模块所输出的恒流 充负反馈参考电压、恒压充负反馈参考电压或者浮空充参考电压，该集成运放模块的负端 选择性接入电压采样输入信号或者电流采样输入信号，该集成运放模块的输出端与外部的 线性光耦控制回路相连接，且该集成运放模块的输出端与负端之间还跨接有负反馈电路； 多通道ADC模块，与所述的集成运放模块的负端相连接，对充电过程中的电流信 号和电压信号进行实时采样检测； 带隙基准模块，为所述的电压控制模块、多通道ADC模块和集成运放模块提供稳 定的基准电压。 该基于微控制器实现充电功能的电路结构中的存储器为非易失性存储器。 该基于微控制器实现充电功能的电路结构中的非易失性存储器为0TPR0M存储器 (One Time Programmable R0M，一次性可编程存储器）或者FlashROM存储器。 该基于微控制器实现充电功能的电路结构中的电压控制模块为电压型DAC模块。 该基于微控制器实现充电功能的电路结构中的集成运放模块的负端通过切换开 关选择性接入电压采样输入信号或者电流采样输入信号。 该基于微控制器实现充电功能的电路结构中的负反馈电路包括相互并联的电阻 和电容，所述的电阻和电容接于所述的集成运放模块的输出端与负端之间。 该基于微控制器实现充电功能的电路结构中的多通道ADC模块中至少具有二个 通道。 该基于微控制器实现充电功能的电路结构中还包括CPU内核，所述的CPU内核通 过数据总线和控制总线分别与所述的电压控制模块、集成运放模块、多通道ADC模块均相 连接。 该基于微控制器实现充电功能的电路结构中的还包括复位控制模块，所述的复位 控制模块用于通过所述的数据总线和控制总线对整个电路进行复位。 该基于微控制器实现充电功能的电路结构中还包括振荡器及时序电路。 该基于微控制器实现充电功能的电路结构中的振荡器及时序电路中包括主时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微控制器实现充电功能的电路结构，其特征在于，所述的电路结构包括：存储器，保存电路控制校准参数；电压控制模块，与所述的存储器相连接，在不同充电阶段选择性产生并输出恒流充负反馈参考电压、恒压充负反馈参考电压和浮空充参考电压；一集成运放模块，该集成运放模块的正端接入所述的电压控制模块所输出的恒流充负反馈参考电压、恒压充负反馈参考电压或者浮空充参考电压，该集成运放模块的负端选择性接入电压采样输入信号或者电流采样输入信号，该集成运放模块的输出端与外部的线性光耦控制回路相连接，且该集成运放模块的输出端与负端之间还跨接有负反馈电路；多通道ADC模块，与所述的集成运放模块的负端相连接，对充电过程中的电流信号和电压信号进行实时采样检测；带隙基准模块，为所述的电压控制模块、多通道ADC模块和集成运放模块提供稳定的基准电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈长华，邱丹，顾宇飞，徐佰新，陈铭，戈亦余，谢兴华，赵海，王会刚，王效，
申请(专利权)人：无锡华润矽科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32