充電器原理與設計

1、引言由于鉛酸蓄電池維護簡單、價格低廉、供電可靠、使用壽命長廣泛作為汽車、飛機、輪船等機動車輛或發(fā)電機組的啟動電源也在各類需要不間斷供電的電子設備和便攜式儀器儀表中用作一些電器及控制回路的工作電源.隨著經濟的發(fā)展大容量蓄電池的應用迅速增加人們希望能快捷、安全地對蓄電池進行充電而現(xiàn)有市場銷售的充電器充電電流多為20A.為了滿足人們對大功率充電器的需求設計了一款基于LPC933充電電流50A、充電功率740W、功能完善、可擴充的智能充電器.1

2、充電器原理與設計1.1總體硬件設計由于充電對象是鉛酸蓄電池設計中采用電流、電壓負反饋的方法來達到恒流、恒壓充電的目的并對充電過程各種工作參量進行實時監(jiān)測及智能多段式充電策略的精確控制應用了LPC933單片機及相應的控制電路.充電器硬件原理圖如圖1所示.圖1充電器原理圖充電器電路主要包括主電路、信號控制兩部分.主電路部分由橋式整流、PWM波形產生和直流濾波等組成.單相電源為220V交流電時開關K1閉和單相電源為110V時開關K1斷開經全橋

3、整流為300V左右的直流電由大電容進行低頻濾波穩(wěn)壓圓只MOS器件S1、S2組成半橋逆變器.PWM波形產生部分由SG3525根據(jù)反饋電壓產生通過給MOS管S1、S2加高頻方波控制信號使S1和S2周期性地導通可得到脈寬可調的高頻交流電經高頻變壓器耦合到副邊再經整流管D2和D3整流L1和C4濾波在輸出側得到低紋波直流電壓.顯示模塊是用來顯示電池的當前電壓與充電電流顯示狀態(tài)由面板上實現(xiàn)按鈕啟動.1.2電路功能設計與分析1.2.1PWM寬度設置脈

4、寬調制控制電路采用開關電源專用集成芯片SG3525SG3525有兩路驅動輸出OUTA與OUTB反向輸出可設置死區(qū)時間.控制過程主要是移動調節(jié)導通的占空比來調節(jié)輸出功率.移相PWM的相移控制是通圖2充電曲線圖2.1.1涓流短時充電充電器開始工作后首先檢測蓄電池的電池電壓若電池電壓低于9.5V充電器不工作.若電池電壓大于怨.5V而小于10.5V說明蓄電池曾經過度放電為避免對蓄電池充電電流過大造成熱失控微處理器通過監(jiān)測蓄電池的電壓對蓄電池實行

5、穩(wěn)定小電流涓流充電激活蓄電池.在涓流充電階段電池電壓開始上升當電池電壓上升到能接受大電流充電的閾值時則轉入恒流充電階段.2.1.2恒流充電該階段為大電流恒流充電電流值為I2因蓄電池容量而異一般為I2越0.1C(C為蓄電池組的容量)持續(xù)時間為T2在恒流充電狀態(tài)下不斷檢測電池端電壓當電池電壓達到飽和電壓時恒流充電狀態(tài)終止.2.1.3恒壓充電該階段為恒壓充電電壓值為14.7V它是蓄電池節(jié)數(shù)與蓄電池溫度的函數(shù)這時充電電流逐漸減小恒壓充電時保持充

6、電電壓不變.充電電流不斷下降當充電電流下降到恒流狀態(tài)下充電電流的110時終止恒壓充電.2.1.4浮充電該階段主要用來補充蓄電池自放電所消耗的能量電池電壓達到13.8V時此時標志著充電過程結束.2.2充電終止控制電池在充滿電后如果不及時停止充電電池的溫度將迅速上升.溫度的升高將加速蓄電池板柵腐蝕速度及電解液的分解從而縮短電池壽命、容量下降.為了保證電池充足電又不過充電采用具有定時控制、溫度控制和電池電壓、電流控制功能的綜合控制法.3軟件設