多功能手机充电桩的设计

多功能手机充电桩的设计

摘要：智能手机已经成为大家的必备工具，随着手机功能的增加，耗电量也会越来越大，所以手机电池的使用时间成为一大技术难题。 本文主要针对目前手机耗电快的现象，设计出一款智能充电桩，此充电桩利用单片机STC15系列为核心以及相关主要的电压电流采集模块、AD-DA模块、AC-DC模块、时钟模块等等，可以实现按时间计费和充电量多少计费两种模式。

关键词：单片机 手机充电桩 电量采集

一、 论文研究目的及意义

随着科学技术的进步，智能手机已经完全代替了传统手机，它给我们带来了诸多便利，但是手机电量续航问题一直难以解决，特别在户外情况更加棘手，多功能手机充电桩的设计可以很好的解决智能手机没电的困扰，任何型号的智能手机都可以匹配充电，所以手机充电桩的设计显得尤为重要。智能手机充电桩其实是一个稳定的电源，主要是稳压电源提供稳定的工作电压和足够量的电流，再加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成。

和手机发展历程相似，手机充电桩的发展经历了三个阶段：

（1）限流限压式充电桩

最原始的就是限压式充电，然后过渡到限流限压式充电，它使用的方式就是浅充浅放，

其寿命表述就是时间，没有次数，比如10年。这种充电模式的效果较差。

（2）恒流/限压式充电桩

这是充电器发展的第二阶段，这种模式的充电器占据了充电器市场近半个世纪。首先，

以恒电流充电至预定的电压值，然后，改为恒电压完成剩余的充电。

（3）自适应充电桩

自适应充电桩遵循各类电池的充、放电规律进行充、放电。并且具有温度补偿功能。充电系统由具有特殊功能的单片机控制，不断检测系统参数，按模糊推理算法不断调整充电参数，同一充电器可适应不同种类电池的充电，充电器自适应调整自己的输出电流，无需人工选择，避免操作失误。

通过对充电器内部结构、工作原理、充电特性的了解，提出了单片机控制的多模式手机充电桩设计的想法，根据自己查阅资料和先前已有手机充电器的原理，判断出此想法实现是很有可能性的。

二、 本课题要研究或解决的问题和采用的研究手段

2.1不同型号手机充电

此问题依靠自编软程序，当顾客手机插入端口时，多功能充电桩能够自动识别手机型号从而选择最适合的电流大小，达到充电最快的效果。

2.2定时型充电

对电池进行定时充电，主控电路采用定时电路，定时时间可由充电电流决定。

定时主控电路常设置不同的时间以控制不同的小时率电流对电池按时间分挡充

电。由于定时器制作容易，所以常用它自制定时快速充电器。自制时，为了充电

安全，最好选大于5小时率的电流充电。

该方法适用于恒流充电。采用恒流充电法时，根据电池的容量和充电电流，

可以很容易的确定所需的充电时间。充电的过程中，达到预定的充电时间后，定

时器发出信号，使充电器迅速停止充电或者将充电电流迅速将至浮充维护充电电

流，这样可以避免电池长时间大电流过充电。这种控制方法较简单，但有其缺点：

充电前，电池的容量无法准确知道，而且电池和一些元器件的发热使充电电能有

一定的损失，实际的充电时间很难确定。而该方法充电时间是固定的，不能根据

电池充电前的状态而自动调整，结果使有的电池可能充不足电，有的电池可能过

充电，因此，只有充电速率小于满足数值时，才采用这种方法。

2.3定量型充电

有的手机电池在充电时端电压随充电时间的增长而上升，但足电后端电压开始下降。设计主控电路时，利用该特性监测电池电压出现峰值之后的微量下降，以控制充电结束，

达到自动充电的目的。这也称为△V法。由于这种控制电路比较复杂，故不适于自制，所以从而达到定量型充电。

三、 总结

本文是关于手机充电桩的设计，主要讲述了电源充电原理以及怎样解决定时和定量充电的问题，该设计要求以单片机为核心，选择适当的配套元件，比如电压电流采集模块、AD-DA模块、AC-DC模块、时钟模块，设计硬件电路并编制相应程序，在本身设计上更加注重人性化考虑，与此同时在功能设计上可以增加更多一些功能设置，更加完善系统。为了避免损坏电池，电池温度上升到规定数值后，必须立即停止快速充电。常用的温度控制方法有：8 最高温度(TMAX)：充电过程中，通常当电池温度达到40℃时，应立即停止快速充电，否则会损害电池。电池的温度可通过与电池装在一起的热敏电阻来检测。这种方法的缺点是热敏电阻的响应时间较长，温度检测有一定滞后。温度变化率(△T/△t)：充电电池在充电的过程中温度都会发生变化，当电池温度每分钟上升1℃时，应当立即终止快速充电。采用温度控制法时，由于热敏电阻响应时间较长，再加上环境温度的影响，不能准确的检测电池的充足电状态。

四、 参考文献

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