內容摘要：以SPCE061十六位單片機作為控制核心，來實現對電壓電流的檢測、充電速度的調整和的工作狀態的顯示。恒流源電路主要由高精度運放OP07和IRF640組成，恒壓電路是由LM7805與相關電路構成的。充電電壓、電流通過SPCE061內A/D采樣對輸出數據檢測和顯示，同時實現充電狀態的切換。過溫保護通過DS18B20溫度傳感器的檢測實現。采用OCMJ4×8C中文液晶顯示工作狀態，并有開機檢測功能，實現了良好的工作界面。
　　關鍵詞：數控充電，恒流，恒壓，SPCE061
　　一、 充電電源方案論證與選擇
　　充電電源的主要部分是恒流源和恒壓源，因此實現恒流輸出和恒壓輸出是設計的主要任務。
　　方案一，采用充電芯片U2402B作為充電電源的核心部件，U2402B能夠實現對充電過程、充電電流、溫度的控制；再加上單片機的控制，能夠很好的實現對電路的控制。通過外圍電路的設置可以實現輸出達到800mA的電流，完全滿足題目的要求。集成度高，穩定性好。但所用芯片對電流與電壓的切換存在一定局限性，而且不能保證負載對電流的變化滿足題目的要求。
　　方案二，采用恒流源與恒壓源切換的方式實現。恒壓源采用由LM7805和高精度運OP07構成的恒壓源，具有輸出穩定，紋波小的特點。脈沖調寬式（開關式）恒流源通過改變調整器的工作脈沖寬度達到恒流的目的。這種恒流源調整器工作在開關狀態、功率損耗小、效率高達70%～95%，但紋波電流大，輻射干擾強、恒流精度低。
　　方案三，以SPCE061單片機作為中樞控制系統，采用恒流源與恒壓源切換的方式實現。恒壓采用由LM7805和高精度運OP07構成的恒壓源，具有輸出穩定，波紋小的特點。恒流源由IRF640大功率場效應管和OP07組成，輸出恒流精度高，紋波小，負載對輸出電流的影響小。綜合考慮后決定采用此方案。
　　二、硬件電路設計
　　1、總體設計
　　系統框圖如圖1所示。

　　圖1系統框圖
　　系統在SPCE061控制下，完成對恒流充電、恒壓充電和溫度的檢測與控制，并用LCD顯示結果。
　　2、恒流源和恒壓源
　　（1）壓控恒流源充電電路設計
　　電路原理圖如圖2所示。該恒流源電路由運算放大器、大功率場效應管Q1、采樣電阻R3、負載電阻RL等組成。
　　
　　圖2壓控恒流源原理圖
　　電路中調整管采用大功率場效應管IRF640。采用場效應管易于實現電壓線性控制電流,既能滿足輸出電流100mA和200mA的要求,也能較好地實現電壓近似線性地控制電流。因為當場效應管工作于飽和區時,漏極電流Id近似為電壓Ugs控制的電流。即當Ud為常數時,滿足：Id=f（Ugs）,只要Ugs不變,Id就不變。
　　在此電路中,R3為取樣電阻,采用康銅絲繞制（阻值隨溫度的變化較小）,阻值為1歐。運放采用OP-07作為電壓跟隨器,UI=Up=Un,場效應管Id=Is(柵極電流相對很小,可忽略不計)所以Io=Is=Un/R2=UI/R2。正因為Io=UI/R2,電路輸入電壓UI控制電流Io,即Io不隨RL的變化而變化,從而實現壓控恒流。
　　（2）恒壓源充電電路設計，電路如圖3。
　　
　　圖3恒壓電路
　　穩壓電路選用LM7805CT正輸出三端穩壓器，穩壓值的容差為±5％，電壓調整率，其數值約為0.01%，滿足題目的要求，此電路通過調節R1來改變OP07的輸出，從而動態控制輸出電壓，達到穩壓的效果。
　　3、數據采集電路
　　為保證精度A/D需要10位，SPCE06lA有8個10位模數轉換通道，其中7個通道用于將模擬量信號轉換為數字量信號，可直接通過端口(IOA[0~6])輸入。
　　模擬輸入量取自恒流電路負載RL兩端的電壓值，當電壓值≥10V時，單片機控制充電電路切換充電方式，由恒流充電方式轉變成恒壓充電方式，
　　4、顯示單元
　　選用OCMJ4×8C中文液晶顯示器，能夠顯示充電模式（快充、慢充），充電電流（mA），負載溫度（）。增加了開機檢測模塊，檢測是否接入負載。當未接入負載時，顯示“請插入充電電池”。當接入負載時，顯示工作時的相關參數。
　　5、過熱保護
　　DS18B20可以程序設定9~12位的分辨率，精度為±0.5°C。能夠與單片機直接通信，方便了控制。在與單片機連接時僅需要一條線即可實現單片機與DS18B20的雙向通訊。當負載溫度≥60時，單片機使充電電路停止工作，當負載溫度降到一定程度時，重新啟動充電電路。
　　三、控制軟件設計
　　軟件設計流程圖見圖4。
　　
　　圖4軟件流程圖
　　四、測試數據及測試結果分析
　　1、測試儀器
　　TDS1001型示波器，HP34401A型數字萬用表，WY2174型低頻電子電壓表。
　　2、輸出電流測試
　　電源工作在恒流狀態時，通過測量采樣電阻上的電壓得到測量電流，采樣電阻為1歐。波紋電壓用電子電壓表測量。
　　（1）100mA恒流充電

　　（2）200mA恒流充電

　　從表中測量數據可知，改變負載電阻時，輸出電流變化的絕對值≤2mA，紋波電流≤1mA。
　　3、輸出電壓測試
　　電源工作在恒壓狀態時，用電壓表直接測量輸出端得輸出電壓。

　　從表中測量數據可知，改變負載電阻時，輸出電壓波動小于0.2V，輸出紋波電壓小于10ｍＶ。