1、項目概述

手機萬能充電器作為一種便攜式電子產(chǎn)品得到快速發(fā)展，目前市場上的手機萬能充電器外形，顏色琳瑯滿目，而且結構設計的也非常巧妙，對于各種形狀、容量、體積大小的手機電池都能夠進行充電。然而，市場上銷售的各種手機萬能充電器存在許多問題：1、充電器內非常簡易，大多不帶保護線圈，容易使電壓或電流過高，過高的電壓容易把電池充鼓包，有時還會造成危險發(fā)生爆炸，手機也容易被燒壞;2、工作不夠穩(wěn)定，許多充電器雖然可以瞬間完成充電，但實際上電池并沒有真正充滿，電很快就會用完;3、大多數(shù)的手機萬能充電器是實用的夾子結構固定電池，與電池接觸為點接觸，夾子結構和點接觸方式不能將電池可靠固定，不利于充電，接觸面積小電阻大，造成電能浪費;4、使用者無法實時監(jiān)控充電器的工作狀態(tài)和充電進度，所以給消費者帶來很多麻煩和安全隱患。因此，研究改進萬能充電器的設計，使其工作過程更加穩(wěn)定，同時提高其智能水平是一項有意義的工作。

2、系統(tǒng)功能結構

2.1需求分析

對于智能萬用充電器，應該有如下的功能需求。1、充電時多彩的LED閃爍指示;2、內置智能識別電路，能自動檢測電池的正負極;3、可對絕大數(shù)手機鋰離子電池充電，能顯示充電電量、電流、電壓、充電時間;3、 當充電電流或電壓過大時系統(tǒng)自動斷電達到保護充電器和電池的目的;4、外形美觀、輕巧，攜帶方便，操作簡單，并用實時監(jiān)測充電電流和電壓;5、固定電池方便，能根據(jù)電池正負電極的間距調整金屬觸點的位置，使觸點與電池極點接觸穩(wěn)定。

2.2 系統(tǒng)功能結構

根據(jù)功能需求，智能化的便攜式手機電池萬能充電器需要包含以下功能模塊：1、工作可靠的開關電源模塊;2、電池充電模塊;3、充電電壓電流監(jiān)測模塊;4、顯示模塊。

各模塊之間的關系如下圖所示。

圖 1 系統(tǒng)功能結構圖

1. 開關電源模塊。輸入220V交流電，通過開關電源電路和變壓器降壓，獲得交流5V電壓，然后再經(jīng)過半波整流電路形成直流5V電壓，為單片機、液晶顯示器、手機電池充電模塊和USB接口電路供電。

2. 充電模塊。采用充電芯片，實現(xiàn)手機電池正負極自動識別及轉換，控制相應指示燈的閃爍，來顯示電池信息，起提示作用。并且采用三端穩(wěn)壓模塊進行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓精確。

3. 控制檢測模塊。采用AVR Atmega8單片機芯片作為主控芯片，采集充電電壓信號和充電電流信號，并使液晶顯示器周期性顯示相應數(shù)據(jù)。檢測電池充電是否充滿，并由顯示器顯示充電電量和充電時間。當充電電流或電壓過大時能及時檢測并迅速切斷電源，保護電池和內部電路。實現(xiàn)三段式充電過程(恒壓、恒流、浮充)，并且當檢測到電池充滿(充電電流足夠小)以后自動斷電，避免充電進入浮充階段，不僅節(jié)約了電能，而且能夠防止電池過充，普通萬能充的充電過程進入浮充過程階段，容易使電池沖張脹導致電池壽命大大縮短。

4. 顯示模塊。采用液晶顯示屏幕，考慮到低功耗和環(huán)保，我們采用7*15mm超小型LCD顯示屏，并采用分屏顯示，由按鍵控制換屏關屏。

5. 電壓電流數(shù)據(jù)采集模塊。電壓采取，直接取充電輸出端端電壓送至MCU的A/D模塊，將模擬信號轉化為數(shù)字信號，經(jīng)MCU

3、方案設計

3.1電源模塊

本系統(tǒng)計劃采用如下圖所示的反激式開關電源電路結構。開關電源利用高頻變壓器實現(xiàn)電壓電流大小的變換，高平變壓器體積小重量輕，能夠實現(xiàn)便攜的功能。電源電路中具體的元件參數(shù)，需要在下一階段工作中根據(jù)根據(jù)實際負載情況加以設計。

圖2 電源電路

該電路基本工作原理如下。當接入電源后，通過整流二極管VD1、R1給開關管Q1提供啟動電流，使Q1開始導通，其集電極電流Ic在L1中線性增長，在L2中感應出使Q1基極為正，發(fā)射極為負的正反 饋電壓，使Q1很快飽和。與此同時，感應電壓給C1充電，隨著C1充電電壓的增高，Q1基極電位逐漸變低，致使Q1退出飽和區(qū)，Ic開始減小，在 L2中感應出使Q1基極為負、發(fā)射極為正的電壓，使Q1迅速截止，這時二極管VD1導通，高頻變壓器T初級繞組中的儲能釋放給負載。在VT1截止 時，L2中沒有感應電壓，直流供電輸人電壓又經(jīng)R1給C1反向充電，逐漸提高Q1基極電位，使其重新導通，再次翻轉達到飽和狀態(tài)，電路就這樣重復振蕩下 去。這里就像單端反激式開關電源那樣，由變壓器T的次級繞組向負載輸出所需要的電壓，在C4的兩端獲得9V的直流電，供充電電路工作。

3.2充電電路

圖 3 CT3582C-DIP-8 封裝腳位圖

CT3582C芯片8管腳接電源正極，1和7管腳接電池芯片自動識別轉換正負極，3和4管腳接LED指示燈，紅色表示充電綠色表示充滿。

圖4 充電電路

3.3 單片機穩(wěn)壓電路

圖5 穩(wěn)壓電路

3.4 液晶顯示方案

LCD超小屏分屏顯示，按鍵控制換屏及關閉屏幕顯示以達到節(jié)約電能目的。[!--empirenews.page--]

3.5 單片機最小系統(tǒng)電路

采用ATMEL公司提供的AVR Atmega8單片機最小系統(tǒng)板進行數(shù)據(jù)處理和控制顯示。利用AVR Atmega8單片機內部A/D轉換模塊實現(xiàn)電流電壓數(shù)據(jù)的實時采集和處理，并且在液晶屏幕上顯示出來。AVR Atmega8單片機最小系統(tǒng)板由7805穩(wěn)壓芯片提供電源。

3.6 充電器固定電池結構方案

4 主要程序流程圖

顯示子程序流程圖

A/D轉換子程序流程圖

總流程圖

5 總結

實現(xiàn)了對不同類手機電池的安全充電功能，不會因為過電流造成對手機電池的損害，并且能實時監(jiān)測并切換顯示充電電壓、充電電流，采用LCD液晶顯示，實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保。體積小，便攜，采用夾板式設計，能把手機電池很好的固定住。當手機電池充滿電時，充電器能自動斷電，實現(xiàn)了對手機電池的保護作用。