内容摘要：以SPCE061十六位单片机作为控制核心，来实现对电压电流的检测、充电速度的调整和的工作状态的显示。恒流源电路主要由高精度运放OP07和IRF640组成，恒压电路是由LM7805与相关电路构成的。充电电压、电流通过SPCE061内A/D采样对输出数据检测和显示，同时实现充电状态的切换。过温保护通过DS18B20温度传感器的检测实现。采用OCMJ4×8C中文液晶显示工作状态，并有开机检测功能，实现了良好的工作界面。
关键词：数控充电，恒流，恒压，SPCE061
一、 充电电源方案论证与选择
充电电源的主要部分是恒流源和恒压源，因此实现恒流输出和恒压输出是设计的主要任务。
方案一，采用充电芯片U2402B作为充电电源的核心部件，U2402B能够实现对充电过程、充电电流、温度的控制；再加上单片机的控制，能够很好的实现对电路的控制。通过外围电路的设置可以实现输出达到800mA的电流，完全满足题目的要求。集成度高，稳定性好。但所用芯片对电流与电压的切换存在一定局限性，而且不能保证负载对电流的变化满足题目的要求。
方案二，采用恒流源与恒压源切换的方式实现。恒压源采用由LM7805和高精度运OP07构成的恒压源，具有输出稳定，纹波小的特点。脉冲调宽式（开关式）恒流源通过改变调整器的工作脉冲宽度达到恒流的目的。这种恒流源调整器工作在开关状态、功率损耗小、效率高达70%～95%，但纹波电流大，辐射干扰强、恒流精度低。
方案三，以SPCE061单片机作为中枢控制系统，采用恒流源与恒压源切换的方式实现。恒压采用由LM7805和高精度运OP07构成的恒压源，具有输出稳定，波纹小的特点。恒流源由IRF640大功率场效应管和OP07组成，输出恒流精度高，纹波小，负载对输出电流的影响小。综合考虑后决定采用此方案。
二、硬件电路设计
1、总体设计
系统框图如图1所示。
图1系统框图
系统在SPCE061控制下，完成对恒流充电、恒压充电和温度的检测与控制，并用LCD显示结果。
2、恒流源和恒压源
（1）压控恒流源充电电路设计
电路原理图如图2所示。该恒流源电路由运算放大器、大功率场效应管Q1、采样电阻R3、负载电阻RL等组成。
图2压控恒流源原理图
电路中调整管采用大功率场效应管IRF640。采用场效应管易于实现电压线性控制电流,既能满足输出电流100mA和200mA的要求,也能较好地实现电压近似线性地控制电流。因为当场效应管工作于饱和区时,漏极电流Id近似为电压Ugs控制的电流。即当Ud为常数时,满足：Id=f（Ugs）,只要Ugs不变,Id就不变。
在此电路中,R3为取样电阻,采用康铜丝绕制（阻值随温度的变化较小）,阻值为1欧。运放采用OP-07作为电压跟随器,UI=Up=Un,场效应管Id=Is(栅极电流相对很小,可忽略不计)所以Io=Is=Un/R2=UI/R2。正因为Io=UI/R2,电路输入电压UI控制电流Io,即Io不随RL的变化而变化,从而实现压控恒流。
（2）恒压源充电电路设计，电路如图3。
图3恒压电路
稳压电路选用LM7805CT正输出三端稳压器，稳压值的容差为±5％，电压调整率，其数值约为0.01%，满足题目的要求，此电路通过调节R1来改变OP07的输出，从而动态控制输出电压，达到稳压的效果。
3、数据采集电路
为保证精度A/D需要10位，SPCE06lA有8个10位模数转换通道，其中7个通道用于将模拟量信号转换为数字量信号，可直接通过端口(IOA[0~6])输入。
模拟输入量取自恒流电路负载RL两端的电压值，当电压值≥10V时，单片机控制充电电路切换充电方式，由恒流充电方式转变成恒压充电方式，
4、显示单元
选用OCMJ4×8C中文液晶显示器，能够显示充电模式（快充、慢充），充电电流（mA），负载温度（）。增加了开机检测模块，检测是否接入负载。当未接入负载时，显示“请插入充电电池”。当接入负载时，显示工作时的相关参数。
5、过热保护
DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5°C。能够与单片机直接通信，方便了控制。在与单片机连接时仅需要一条线即可实现单片机与DS18B20的双向通讯。当负载温度≥60时，单片机使充电电路停止工作，当负载温度降到一定程度时，重新启动充电电路。
三、控制软件设计
软件设计流程图见图4。
图4软件流程图
四、测试数据及测试结果分析
1、测试仪器
TDS1001型示波器，HP34401A型数字万用表，WY2174型低频电子电压表。
2、输出电流测试
电源工作在恒流状态时，通过测量采样电阻上的电压得到测量电流，采样电阻为1欧。波纹电压用电子电压表测量。
（1）100mA恒流充电
（2）200mA恒流充电
从表中测量数据可知，改变负载电阻时，输出电流变化的绝对值≤2mA，纹波电流≤1mA。
3、输出电压测试
电源工作在恒压状态时，用电压表直接测量输出端得输出电压。
从表中测量数据可知，改变负载电阻时，输出电压波动小于0.2V，输出纹波电压小于10ｍＶ。
