摘要：本文综合变电站五防电脑钥匙生产制造及市场因素，设计一款通用的电脑钥匙智能充电板，有效解决电脑钥匙在现场使用过程中可能会出现混充而造成电池无法充饱、寿命缩短、损坏等问题。实际应用表明，该智能充电板使用效果良好。

    0 引言
    电脑钥匙作为微机防误系统中的智能操作执行终端，在变电运维过程中需要携带至现场进行解闭锁操作。为了便于手持及携带，要求电脑钥匙的体积小，因此电脑钥匙需采用高能量聚合物电池。这种电池体积小、能量密度高，可保证充足的能量供给，确保电脑钥匙在有效的时间内可靠稳定地完成解闭锁操作任务。目前，根据电脑钥匙的设计要求及业务需求不同，电脑钥匙选用的电池类型有所不同，常见的有锂电池和镍氢电池。相应的，电脑钥匙现有的充电板只有锂电池充电或镍氢电池充电功能，只能对单一的电池充电，在使用过程中可能会出现混充现象，造成电池无法充饱、寿命缩短、损坏等问题。为此，需设计一款通用的智能充电板，可兼容锂电池和镍氢电池，并可智能识别电池种类和显示电池充电状态。

    1 智能充电板的总体设计
    综合变电站五防电脑钥匙生产制造及市场因素，其智能充电板主要由单片机及外围电路、电源模块、电压及电流检测模块、锂电池充电模块、镍氢电池充电模块、接插件组成。
    智能充电板总体设计思路：电压及电流检测模块检测出采样电压及采样电流后，传送给单片机AD模块；单片机读取采样信号，识别是否放有电池及电池种类，然后发出控制信号控制锂电池充电或镍氢电池充电模块工作。智能充电板框图如图1所示。

    2 硬件设计
    单片机选用宏晶科技的STC12C5410AD，该芯片具有加密性强、超低功耗、超强抗干扰、可编程等特点，适用于高干扰的变电站环境。
      电源模块主要包括内部芯片及充电电路，采用了5V和9V两种电压。5V电压用于内部电路供电，精度要求较高；9V电压用于充电电路供电。
    一电压及电流检测模块包括电压检测部分与电流检测部分。电压检测部分采用3个阻值为4. 7 kΩ的电阻并联，并用C503滤波，采样电压为实际电压的1/3，采样精度为3×5V /1 024=0. 014 65V，取15mV。电流检测部分采用MAX417 3-T电流放大检测芯片，选用AABO封装，放大倍数为50倍，R515为0.1Ω采样电阻，BC503和C507为滤波电容，采样精度为5V /（1 024×50×0. 1Ω） =0. 000 976 6A≈1mA。电压及电流检测模块电路如图2所示。

    锂电池充电模块主要由LM2595S-ADJ稳压芯片及外围电路组成，如图3所示。LM2595的2口为电压输入口，输入电压9V; 5口为使能开关，低电平有效；3口和6口接地；1口和4口为电压输出和稳压电路。

BC501为滤波电容。肖特基二极管D502和电感L501起稳压恒流作用。R508、R507和C504起调压作用，调压后输出电压为：

    式中，VREF=1.23V。
    CT502和BC502起滤波作用。D501隔断电压和电流，保证电压和电流的单向性，由于该充电电路不考虑充电电流（实测400mA左右），只保证充电口电压在5V左右，因此实际电压视D501的压降不同会有所偏差。
    镍氢电池充电模块由100mA充电、100mA放电、10mA充电组成，分别由BS10、BS11、BS12控制，均为低电平有效，如图4所示。由于镍氢电池有较大的记忆特性，因此该模块设计为先100mA恒流充3s放1s，将电压提高到一定电压值后再转为10mA涓流将电池充饱，以延长电池使用寿命。Q501、Q504和R501组成恒流源电路，设定电流为100mA，由R503、R510和U502组成的控制电路来控制。U502为P357光藕，当BS10为低电平时，光藕导通，R510所在支路导通，从而拉低Q504的基极，Q504导通。光藕导通时发光二极管侧的典型电流为5mA，发光二极管压降为1. 2V，所以R503的阻值取为680Ω。Q501起限流和保护作用，R501上的压降VR =IRR，当流过R501的电流过大时，玖将大于0. 7 V，此时Q501导通，拉高Q504的基极，Q504截至。恒流源的电流由R501决定：



    IR取100mA，而VBc一般为0. 7V，故R取6. 8Ω。其它两部分原理类似。

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