本文提出了一種可帶數據顯示的一機兩用的鋰電池充電系統的設計方案。該方案中所設計的充電器既可以對鎳鎘電池和鋰電池進行充電，對鎳鎘電池組采用脈沖充電方式，對鋰電池組采用恒流充電方式，這是依據電池的不同機理而設計的，真正做到了一機兩用，很好的解決了充電系統從技術上設計的難題。

0引言

鑒于市場上鎳鎘電池和鋰電池共存的局面，本文設計的充電器可以對這兩種電池進行充電，對鎳鎘電池組采用脈沖充電方式，對鋰電池組采用恒流充電方式，這是依據電池的不同機理而設計的，真正做到了一機兩用，此為該充電器的創新點，也是設計的難點。充電器的寬屏LCD可以同時顯示4組充電器的充電狀態，也可單獨顯示一組充電器上電池的各項參數，做到了對電池充電過程的實時監測。

1系統整體設計

系統設計目標是：

1.可同時對4組8.4V的鋰離子電池或9.2V的鎳鎘電池進行充放電。

2.可與電池組中的芯片通信，判斷電池的化學性質。

3.對于不同化學性質的電池，將采用相應的充電方式。

4.可與電池組中的芯片通信，得到該電池組的電壓、充電電流、容量等參數。

5.充電器帶有LCD，可顯示電池的各項數據。

該充電器的功能框圖如圖1所示。

圖1系統總體設計的結構圖

2系統硬件設計

2.1總控單元的設計與實現

總控單元是由微控制器PIC16F873和鍵盤控制芯片ZLG7289A構成的。主要任務是負責與各個充電單元通信，并處理用戶輸入與LCD顯示信息。鍵盤控制芯片在這里負責6個按鍵和12個LED的控制。

ZLG7289A與微控制器之間通過SPI總線進行雙向通信。主控單元每秒查詢一次各個充電單元，獲取當前充電單元的信息，如有無電池、電池性質、電池電壓等。之后由LCD模塊向用戶顯示。

2.2充電單元的設計與實現

TP8002鋰離子電池充電控制芯片

TP8002是一款高效獨立開關模式鋰離子電池充電控制器。該控制器有4.2V和8.4V兩個版本。

TP8002-8.4具有500kHz開關頻率，是高效電流模式的PWM控制器。通過驅動一個外部P溝道MOSFET，它可以提供4A的充電電流，而效率可高達90%.輸出電壓設置為8.4V，最終浮動電壓并具1%的精度，而充電準確度為5%.此外，該器件可在9V~22V范圍內的多種墻上適配器上運行。與遲滯拓撲結構充電器相比，TP8002-8.4的快速運行頻率與電流模式架構使之能夠使用小型電感器和電容器。

2.3鋰離子/鎳鎘電池兩用充電單元的總體設計

從前面對TP8002的分析可知，該芯片是針對鋰離子電池的充電控制器，要實現對鎳鎘電池充電需要解決以下問題：首先，TP8002對電池電壓進行監測，保證電池電壓不超過8.4V.但對于鎳鎘電池組，充電截止電壓可以達到9.2V.其次，鎳鎘電池充電即將結束時，需要對電池進行以正常電流30%和10%的涓流充電。所以，第二個需要解決的問題是如何控制恒流充電的電流大小。此外，對鎳鎘電池充電應使用脈沖充電方式。即以1s為周期，95%的時間用來充電，1%的時間用來放電，其余時間不充電也不放電。最后，如何判斷某一個電池是鋰離子電池還是鎳鎘電池，因為若把鋰離子電池誤判為鎳鎘電池，會使充電電壓高于8.4V，這對鋰離子電池是十分危險的，而將鎳鎘電池誤判為鋰離子電池，則可能造成電池充電不足。因此，必須保證極低的誤判率。

本部分根據TP8002的工作原理，設計了既可以對鋰離子電池進行恒流-恒壓充電，又可以對鎳鎘電池進行脈沖式充電的電路。充電單元的總體功能框圖如圖2所示。其中，信號調理電路使充電器既可以對8.4V的鋰電池充電，又可以對9.2V的鎳鎘電池充電，同時也起到控制充電電流大小的作用。

圖2充電單元的總體功能框圖

利用微控制器控制TP8002的工作狀態，配合放電電路使充電器可以對鎳鎘電池進行脈沖方式充電。

微控制器通過一定的通信協議（HDQ16）與智能電池通信，確定其容量、化學性質等關鍵參數。