基于單片機(jī)的鉛酸蓄電池充電裝置的設(shè)計(jì).docVIP

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題 目 鉛酸蓄電池充電裝置的設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 電 氣 工 程 學(xué) 院 指導(dǎo)教師 職 稱 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 2013年 06 月 03 日南 華 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)學(xué) 院： 電氣工程學(xué)院 題 目： 鉛酸蓄電池充電裝置的設(shè)計(jì) 起 止 時(shí) 間：2012年12月20日至2013年06月 日 學(xué) 生 姓 名： 專 業(yè) 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 教研室主 任： 院 長(zhǎng)： 2012年 12月 20日論文 (設(shè)計(jì)) 內(nèi)容及要求：一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原始依據(jù)牽引式鉛酸蓄電池是應(yīng)用廣泛的蓄電池之一，蓄電池放電后的充電問(wèn)題一直是一有爭(zhēng)議的問(wèn)題，目前很多所配的充電機(jī)由于性能技術(shù)不完善，常常導(dǎo)致蓄電池提前損壞的現(xiàn)象，比如蓄電池生產(chǎn)廠家標(biāo)明的蓄電池循環(huán)使用次數(shù)為750次，其使用年限應(yīng)該為23年左右，但統(tǒng)計(jì)表明，目前電池的的平均壽命僅為一年多，這里面除了有蓄電池使用不當(dāng)?shù)囊蛩赝?，另一主要原因就是充電機(jī)的原因。針對(duì)牽引式鉛酸蓄電池的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一個(gè)恒流-恒壓-恒流的充電裝置，自動(dòng)完成充電過(guò)程，減小對(duì)蓄電池的傷害，以延長(zhǎng)電池的使用壽命。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容利用單片機(jī)的軟、硬件技術(shù)，設(shè)計(jì)一臺(tái)具有IUIa特性的牽引式鉛酸蓄電池智能充電裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)蓄電池的電壓進(jìn)行檢測(cè)、判別，按IUIa特性曲線進(jìn)行充電，對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控。學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和SCR控制方法，完成對(duì)蓄電池的恒流-恒壓-恒流的充電過(guò)程的自動(dòng)控制。設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的總體方案，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集、放大、轉(zhuǎn)換電路，給出硬件電路和軟件流程圖。1、 設(shè)計(jì)單片機(jī)接口電路；設(shè)計(jì)充電控制電路；2、 設(shè)計(jì)蓄電池電壓、充電電流、蓄電池溫度等參數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路；3、 設(shè)計(jì)電壓、電流、溫度等參數(shù)的顯示電路；4、 設(shè)計(jì)充電過(guò)程的軟件流程并調(diào)試程序；5、 繪制符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖紙；編寫設(shè)計(jì)資料、論文。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基本要求1、 按設(shè)計(jì)任務(wù)、內(nèi)容的要求完成充電裝置的軟、硬件設(shè)計(jì)工作。2、 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文字?jǐn)?shù)要求在15000字以上，論文格式規(guī)范，應(yīng)包括目錄、摘要、關(guān)鍵詞、正文、參考文獻(xiàn)等。摘要和關(guān)鍵詞譯成英文。3、 畫出電路原理圖，原理框圖及程序流程圖，圖文符合規(guī)范要求。4、 論文所有電路圖要求全部打印裝訂。程序清單作為附錄附在最后。5、 翻譯一篇相關(guān)的英文專業(yè)論文，字?jǐn)?shù)不少于3000單詞。四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排設(shè)計(jì)的 第1周，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，理解相應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容；第24周，查閱資料階段； 第56周，寫文獻(xiàn)綜述，大致確定設(shè)計(jì)方案，在第六周完成開(kāi)題報(bào)告； 利用寒假期間完成英文文獻(xiàn)的翻譯工作。 第79周，硬件電路設(shè)計(jì)階段，包括各電路參數(shù)計(jì)算，元器件的選擇，儀表的選型，并繪制各單元電路和總電路圖； 第1012周，軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試階段； 第1315周，設(shè)計(jì)論文撰寫階段，在設(shè)計(jì)第十四周前完成論文初稿。五、主要參考文獻(xiàn)1 高飛燕. 智能牽引式蓄電池IUIa特性充電機(jī)J.電子技術(shù)，30(7)，1013，20032 黃俊、王兆安. 電力電子變流技術(shù)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20053 賈英江、王立冬、王維斌. 鉛酸蓄電池充電方法初探J.電源技術(shù).2001年2月:27284 郭亮.電動(dòng)車用蓄電池充電技術(shù)的進(jìn)展J.電池.2002年8月：2452465 郭鑫、袁海文、黃進(jìn)文.電池充電控制技術(shù)的研究J.電力電子.2006年4期：24276 張幸、楊偉民 、李綱園.智能化電池充電裝置的研究J.上海理工大學(xué)學(xué)報(bào).2004年11月：3813847 趙禹唐、王希業(yè).鉛酸電池充電技術(shù)J.電源技術(shù).2001年10月：3753778 李學(xué)海PIC單片機(jī)原理、PIC單片機(jī)實(shí)踐M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004 指導(dǎo)老師： （簽 名） 年 月 日南華大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目鉛酸蓄電池充電裝置的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（論文）題目來(lái)源自選課題設(shè)計(jì)（論文）題目類型工程設(shè)計(jì)類起止時(shí)間2012.12.202013.6一、 設(shè)計(jì)（論文）依據(jù)及研究意義：中國(guó)在全球試鉛酸蓄電池的產(chǎn)銷大國(guó)，鉛酸蓄電池已有200多年的歷史，是應(yīng)用廣泛的一種動(dòng)力電源。具有價(jià)格低廉、原材料易得、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，目前約有96的市場(chǎng)占有率。鉛酸蓄電池作為穩(wěn)定電源和直流電源，需求廣泛，用量巨大，與我們的社會(huì)生活息息相關(guān)。由于鉛酸蓄電池維護(hù)簡(jiǎn)單、供電可靠、價(jià)格低廉、使用壽命長(zhǎng)，廣泛作為飛機(jī)、汽車、輪船等機(jī)動(dòng)車輛或發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)電源，也在各類便攜式儀器儀表和需要不間斷供電的電子設(shè)備中用作一些電器及控制回路的工作電源。 蓄電池放電后的充電問(wèn)題一直是具有爭(zhēng)議的問(wèn)題，目前很多充電機(jī)由于性能技術(shù)不完善，常常導(dǎo)致蓄電池?fù)p壞的現(xiàn)象。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，蓄電池的應(yīng)用迅速增加，人們希望能快捷、安全地對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。因此，為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求，我們需要設(shè)計(jì)一種恒流-恒壓-恒流鉛酸蓄電池智能充電器。二、 設(shè)計(jì)（論文）主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)：（技術(shù)方案、路線）此次設(shè)計(jì)利用單片機(jī)的軟、硬件技術(shù)，設(shè)計(jì)一臺(tái)具有恒壓-恒流特性的牽引式鉛酸蓄電池智能充電裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)蓄電池的電壓進(jìn)行檢測(cè)、判別，按U-I特性曲線進(jìn)行充電，對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控。基本內(nèi)容有：1、有關(guān)鉛蓄電池的電化學(xué)原理和充放電原理。2、關(guān)于充電器對(duì)鉛蓄電池充電的原理及其電路設(shè)計(jì)。3、涓電流對(duì)電池充電的原理及其特點(diǎn)。4、充電器對(duì)充電過(guò)程的檢測(cè)及其自動(dòng)轉(zhuǎn)換。5、充電器在充電過(guò)程中對(duì)電池的保護(hù)功能。6、電路設(shè)計(jì)及其元件的選擇調(diào)試等。本次設(shè)計(jì)采用的方案是分階段充電方法，充電曲線圖如下：在快充階段（0t1），充電器以恒定電流1C對(duì)蓄電池充電，由單片機(jī)控制快充時(shí)間，避免過(guò)量充電；在慢充階段（t1t2），單片機(jī)輸出PWM控制信號(hào)，控制斬波開(kāi)關(guān)通斷，以恒定電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，此時(shí)充電電流按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)電池電壓上升到規(guī)定值時(shí)，結(jié)束慢充，進(jìn)入涓流充階段；在涓流充階段（t2t3），單片機(jī)輸出的PWM控制信號(hào)，使充電器以約0.09C的充電電流對(duì)蓄電池充電，在這種狀態(tài)下，可長(zhǎng)時(shí)間對(duì)蓄電池充電，從而能最大限度地延長(zhǎng)蓄電池壽命。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下：鉛酸蓄電池?cái)夭娐?20V交流電源隔離、驅(qū)動(dòng)電路電源變換電路電流、電壓檢測(cè)電路單片機(jī)輔助電源3、 設(shè)計(jì)（論文）的研究重點(diǎn)及難點(diǎn)：1、重點(diǎn)（1）、濾波電路中電容和電感的選擇（2）、開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)（3）、單片機(jī)程序的設(shè)計(jì)（4）、恒流恒壓閉環(huán)反饋回路的設(shè)計(jì)2、難點(diǎn)（1）、電路圖和PCB圖的繪制（2）、仿真調(diào)試（3）、采樣電路的設(shè)計(jì)（4）、控制程序的編寫四、 設(shè)計(jì)（論文）研究方法及步驟（進(jìn)度安排）：1、第1周：選題，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，理解相應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容；2、第2-6周：查閱和收集資料，確定設(shè)計(jì)方案，完成開(kāi)題報(bào)告；3、第7-8周：根據(jù)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)硬件電路，選擇合適的元件、儀器儀表，進(jìn)行電路參數(shù)計(jì)算，完成電路圖的繪制；4、第9-12周：進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試，優(yōu)化硬件及軟件系統(tǒng)；5、第13-14周：開(kāi)始撰寫論文，完成初稿并提交；6、第15周：論文修改階段；說(shuō)明：特殊情況下日程安排可作彈性調(diào)整。五、 進(jìn)行設(shè)計(jì)（論文）所需條件：1、參考文獻(xiàn)1 揚(yáng)幫文.實(shí)用電池充電器與保護(hù)器電路集錦TM.北京：電子工業(yè)出版社.2000.2 王鴻鈺.實(shí)用電源技術(shù)手冊(cè)TM.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社.2002.3 梁廷貴.現(xiàn)代集成電路實(shí)用手冊(cè)（集成運(yùn)算放大器 電壓比較器分冊(cè)）M.北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社.2002.4 張占松，蔡宣三.開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)TN.北京：電子工業(yè)出版社.2004.5 Marty Brown著，徐德鴻，沈旭譯.開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)指南TN.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004.6 王兆安,黃俊.電力電子TM.北京： 機(jī)械工業(yè)出版社,2000.7 周志敏,周紀(jì)海,紀(jì)愛(ài)華.充電器電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用TM.北京：人民郵電出版社,2005.8 楊鄭成.智能充電器的設(shè)計(jì)J.湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2004.(6):120123.9 丁志亮等.智能鉛酸電池充電器的設(shè)計(jì)J.電源技術(shù)應(yīng)用,2006.9(4):1718.10 胡湘娟,楊毅.多功能充電器的設(shè)計(jì)J.湖南技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2005.26(11):5354.2、所需計(jì)算機(jī)軟件有：protel99，keil，Proteus,altium designer六、 指導(dǎo)教師意見(jiàn)：簽名： 年 月 日摘要：鉛酸蓄電池容量大、制造成本低、價(jià)格低廉，使用廣泛。由于其固有的特性，若使用不當(dāng)，使用壽命將大大縮短。很多的因素都會(huì)影響鉛酸蓄電池的使用壽命，為延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，必須采用正確的充電方式。因此，設(shè)計(jì)一種全新的智能型鉛酸蓄電池充電器是十分必要的。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！設(shè)計(jì)的鉛酸蓄電池智能充電器，包括對(duì)充電方法的選擇和充電裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)鉛酸蓄電池的充電特性的分析，集合恒流、恒壓、涓流三個(gè)充電方式的優(yōu)點(diǎn)，采用單片機(jī)PIC16C54控制，根據(jù)電流、電壓的自動(dòng)反饋，采用脈寬調(diào)制技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)電壓，分為快充、慢充、涓流充電三階段。這種充電方法可以使充電電流在總體上逼近蓄電池的可接受充電電流曲線。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！實(shí)驗(yàn)證明，基于單片機(jī)PIC16C54控制的鉛酸電池智能充電器，它能有效發(fā)揮快速調(diào)整時(shí)間和充電的特性，可以提高電池的使用容量并延長(zhǎng)電池的使用壽命，它通過(guò)提供了一個(gè)全新的有效的方式來(lái)提高電池的性能和可靠性，將會(huì)有一個(gè)好的應(yīng)用前景。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！+ n0 . 6 V4 V* l. F, H/ p& l關(guān)鍵詞：鉛酸蓄電池；智能充電；單片機(jī)；脈沖寬度調(diào)制(PWM)本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！Abstract:Lead-acid battery has many advantages, such as large capacity, low manufacturing cost, low price and wide scope of application. Because of its inherent characteristics, if it used improperly, the service life will be greatly shortened. A lot of factors will affect the life of lead-acid batteries, to prolong the battery life, choosing a correct charging method is necessary. Therefore, it is necessary to design a new intelligent lead-acid battery charger.本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！ A intelligent lead-acid battery charger was designed, including the selection of the charging method and the charging device system. Gathering three charging ways advantages, three charging way includs constant current charging, constant voltage charging and trickle charging. According to automatical feedback of the current and voltage, the single chip microcomputer PIC16C54 is used to control and the pulse width modulation techniques are used to regulate the voltage, the whole charging process can be divided into three stages, they are quick charging, slow charging and trickle charging. This charging method can be made to approach the battery charging current on the overall acceptable charging current curve.本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！ Experiments show that the lead-acid battery smart charger which is based on single chip microcomputer PIC16C54s control can effectively adjust the time and charge fastly, as the same time, it can improve the capacity of the battery and prolong the service life of the battery. The smart charger provides a new effective way to improve performance and reliability of the battery, it will be a good application prospect.本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！Key words: lead - acid batteries; intelligent-charging; single chip computer; pulse width modulation本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！目錄引言1本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！1 概述2本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！1.1 課題研究的背景2本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！1.2 課題研究的意義2本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！2 充電方案的選擇及系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)3本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！2.1 課題的總體設(shè)計(jì)方案3本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！2.2 充電方法的選擇3本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！2.2.1 恒流充電3本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！2.2.2 恒壓充電3本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！2.2.3 浮充方式4本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！2.2.4 涓充方式4本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！2.2.5 分階段充電方式5本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！2.3 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)6本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！2.4 本章小結(jié)6本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3 充電器硬件部分的設(shè)計(jì)7本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.1 充電器的充電過(guò)程及工作原理7本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.1.1 充電過(guò)程分析7本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.1.2 充電器的工作原理7本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.2 充電控制電路的設(shè)計(jì)8本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.2.1 單片機(jī)的選擇9本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.2.2 控制電路的設(shè)計(jì)10本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.3 開(kāi)關(guān)電源PWM控制電路的設(shè)計(jì)12本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.3.1 TL494的簡(jiǎn)介13本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.3.2 TL494的工作原理13本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.3.3 TL494外圍電路的設(shè)計(jì)17本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.4 開(kāi)關(guān)電源主回路設(shè)計(jì)19本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.4.1 功率開(kāi)關(guān)元件的選用19本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.4.2 濾波電路的設(shè)計(jì)20本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.4.3 開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)22本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.5 輔助電源電路的設(shè)計(jì)24本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.6 顯示電路的設(shè)計(jì)25本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.7 本章小結(jié)27本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！4 軟件部分的設(shè)計(jì)27本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！4.1 軟件的功能28本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！4.2 PIC系統(tǒng)指令設(shè)計(jì)28本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！4.2.1 指令系統(tǒng)基本說(shuō)明28本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！4.2.2 指令尋址方式28本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！4.3 程序流程圖29本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！5 總結(jié)35本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！參考文獻(xiàn)36本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！謝辭37本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！附錄一 主電路圖38本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！附錄二 程序清單39本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！引言電池是一種化學(xué)電源，是通過(guò)能量轉(zhuǎn)換而獲取電能的器件?；瘜W(xué)電源是在氧化還原的電化學(xué)過(guò)程中將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的。一次電池是一次性使用的電池，二次電池是可多次反復(fù)使用的電池。二次電池又稱可充電電池或蓄電池，能將化學(xué)能和直流電能相互轉(zhuǎn)化且放電后能經(jīng)充電復(fù)原重復(fù)使用的裝置叫蓄電池。常用的蓄電池有鉛酸、福鎳、氫鎳和銼離子電池。目前所有二次電池中使用最廣泛、技術(shù)最成熟的是鉛酸蓄電池。整個(gè)電池使用中鉛酸蓄電池占有很大的比重，據(jù)統(tǒng)計(jì)大約在65%以上。鉛酸蓄電池具有電動(dòng)勢(shì)高、能進(jìn)行大電流放電、使用溫度范圍寬、性能穩(wěn)定、工作可靠、價(jià)格低廉、原材料來(lái)源豐富等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，尤其在電動(dòng)汽車動(dòng)力電源、工礦電機(jī)車動(dòng)力電源、汽車起動(dòng)電源等方面。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！鉛酸蓄電池因其可循環(huán)再充電的特性，以及成本低廉、使用安全、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，在目前生活中的需求正日益增大。相應(yīng)的，蓄電池的充電技術(shù)也引起了普遍地關(guān)注。一方面，傳統(tǒng)的充電方法正常充電時(shí)，以10h或20h率電流進(jìn)行充電。這時(shí)需要時(shí)間一般為10多個(gè)小時(shí)，甚至20多個(gè)小時(shí)，充電時(shí)間長(zhǎng)，而且使用不便。另一方面，充電技術(shù)不能適應(yīng)鉛酸蓄電池的特殊要求，會(huì)嚴(yán)重影響蓄電池的壽命。國(guó)內(nèi)外多年來(lái)的實(shí)踐證明，鉛酸蓄電池浮充電壓偏差5%，電池的浮充壽命將減少一半。在其他方面，由于充電方法不正確，鉛酸蓄電池也很難達(dá)到規(guī)定的循環(huán)壽命。衡量蓄電池的性能指標(biāo)，常常以工作電壓;電池容量;工作溫區(qū);循環(huán)壽命四方面的性能參數(shù)來(lái)表征。其中影響電池的循環(huán)壽命最關(guān)鍵的有二點(diǎn)，一是使用時(shí)不過(guò)放不過(guò)充，二是蓄電池的充電機(jī)的性能好壞，充電機(jī)的充電方法選擇不當(dāng)，會(huì)直接影響電池的循環(huán)壽命。目前很多所配的充電機(jī)由于性能技術(shù)不完善，常常導(dǎo)致蓄電池提前損壞的現(xiàn)象。因此，研究如何延長(zhǎng)蓄電池的壽命，提高蓄電池的使用效率，設(shè)計(jì)一種全新的智能型鉛酸蓄電池充電器顯得十分重要。針對(duì)鉛酸蓄電池的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一個(gè)恒流-恒壓-恒流的充電裝置，自動(dòng)完成充電過(guò)程，減小對(duì)蓄電池的傷害，以延長(zhǎng)電池的使用壽命。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！1 概述1.1 課題研究的背景電池是一種化學(xué)電源，是通過(guò)能量轉(zhuǎn)換而獲得電能的設(shè)備。也被稱為可再充電電池或蓄電池被激活的充電電池的放電后的活性物質(zhì)繼續(xù)使用的二次電池。當(dāng)對(duì)電池充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，實(shí)現(xiàn)向負(fù)荷供電，伴隨吸熱過(guò)程。應(yīng)用過(guò)程中的可充電電池，充電器是使用的設(shè)備，是其成功的關(guān)鍵，可充電電池一問(wèn)世，充電器設(shè)計(jì)就是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，因?yàn)橹苯佑绊懗潆婋姵氐膬蓚€(gè)重要方面：充電電池的使用容量及循環(huán)壽命。因此，直到二十世紀(jì)中葉，充電器的技術(shù)都沒(méi)有取得大的進(jìn)展，常用的恒流或恒壓充電方法，效果比較差。這種情況一直持續(xù)，直到六十年代MASCC博士基于最低出氣率曲線原理，發(fā)現(xiàn)可接受的電池充電電流的大小隨時(shí)間而減少這一規(guī)律，證實(shí)恒流或恒壓充電是不是最合適的方法。根據(jù)MASCC的曲線，提出了兩階段，三階段的多段充電方式。所謂的兩階段的第一階段以恒定電流或恒定電壓對(duì)電池進(jìn)行充電，當(dāng)電池電壓達(dá)到一定的水平，然后涓流充電；所謂的三階段充電先以恒定電流充電，直到電池電壓達(dá)到一定值時(shí)，轉(zhuǎn)入第二階段，即恒定電壓充電階段，當(dāng)電流降到某種程度時(shí)，進(jìn)入第三階段涓流充電。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，鉛酸蓄電池充電技術(shù)已較為成熟。由于使用這種電池的性能接近鎳鎘電池，而且不需要維護(hù)，國(guó)內(nèi)鉛酸電池使用量逐漸增加。充電器在近幾年的進(jìn)步已經(jīng)取得明顯進(jìn)步的標(biāo)志就是世界上最的半導(dǎo)體制造商紛紛推出自己的充電芯片，其中一些還帶有中央處理器。本文也將應(yīng)用單片機(jī)PIC16C54，設(shè)計(jì)一款智能型鉛酸蓄電池充電器。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！1.2 課題研究的意義由于鉛酸電池有許多因素影響電池的壽命和容量，為了提高效率，消除偏振，縮短充電時(shí)間，在分析鉛酸電池的充電特性的基礎(chǔ)上，集合涓流充電和恒定電流，恒定電壓充電，PIC16C54微控制器，脈寬調(diào)制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)電壓、電流反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)充電脈沖寬度，設(shè)計(jì)一個(gè)可以在系統(tǒng)控制下進(jìn)行三階段充電的鉛酸蓄電池智能充電器。該充電器根據(jù)設(shè)計(jì)的充電方法對(duì)12V、4AH蓄電池充電。該充電器的一些技術(shù)指標(biāo)有：a）基本輸入：?jiǎn)蜗?20VAC5%，50HZ2%；b）充電參數(shù)：快充時(shí)充電電流為4A，慢充時(shí)充電電壓為14.7V，涓充時(shí)充電電壓為14.1V；c）環(huán)境溫度：-10到50：空氣相對(duì)濕度不超過(guò)85%。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！2 充電方案的選擇及系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)2.1 課題的總體設(shè)計(jì)方案該設(shè)計(jì)采用逐個(gè)功能模塊分析再組合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)方案。分別對(duì)充電控制電路，開(kāi)關(guān)電源PWM控制電路，開(kāi)關(guān)電源主回路中的濾波電路、開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路以及輔助電源電路和顯示電路進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)。然后對(duì)每一部分的具體電路的特點(diǎn)進(jìn)行組合。軟件方面闡述了軟件實(shí)現(xiàn)的功能，說(shuō)明了PIC系統(tǒng)的指令，繪制了程序流程圖，分析和解釋了程序。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！2.2 充電方法的選擇鉛酸蓄電池充電方法的選擇是至關(guān)重要的，不同的充電方法差別很大，充電效果有很大的差距，對(duì)電池性能的影響也不相同。選擇最合適的充電方法，你應(yīng)該考慮使用充電電池的頻率，放點(diǎn)的放大倍率以及其他因素。下面是對(duì)不同充電方法的簡(jiǎn)要概述：本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！2.2.1 恒流充電 充電器的交流電源電壓通常是波動(dòng)的，充電需要的是直流恒流電源。當(dāng)使用恒定電流充電時(shí)，電池可以具有高充電效率，可以很容易地根據(jù)充電時(shí)間來(lái)決定是否充電中止，并且還可以改變的電池的數(shù)目。恒流電源充電電路如圖2.1所示。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！圖2.1 恒流電源充電電路 2.2.2 恒壓充電在該充電模式中，充電電路隨電池兩端的電壓波動(dòng)而變化，初始充電電流比較大，到最后階段，充電電流變小。充電電流中的最大充電電流應(yīng)設(shè)置為最高充電電壓，以便將電池過(guò)度充電。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！此外，在用恒壓方式充電時(shí)，充電電壓在充電末期達(dá)到峰值后會(huì)有所下降。電池充電電流會(huì)加大，會(huì)導(dǎo)致電池溫度上升。當(dāng)電池溫度上升時(shí)，電壓下降將導(dǎo)致熱失控的電池，電池的性能損壞，因此，不建議使用恒壓充電。如圖2.2所示：本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！圖2.2 恒壓充電電路2.2.3 浮充方式在浮充模式下，電池以小電流（C/30號(hào)C/20）充電，以保持電池在完全充電的狀態(tài)。浮充法適用于電池作為應(yīng)急電源或備用電源的電氣設(shè)備。常規(guī)浮充方式充電電路如圖2.3所示。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！圖2.3 浮充方式充電電路2.2.4 涓充方式電池與負(fù)載并聯(lián)，同時(shí)電池與直流電源（充電器）相連。一般情況下，作為負(fù)載的工作電源，直流電源以涓流充電模式對(duì)電池進(jìn)行充電，只有當(dāng)負(fù)載變大，在直流電源的端電壓低于電池端電壓或直流電源停止供電時(shí)，電池對(duì)負(fù)載放電。在這種方式下，充電電流由使用模式?jīng)Q定。它通常使用在緊急電源、備用電源或電子表等不允許斷電的場(chǎng)合。如圖2.4所示是簡(jiǎn)單的涓充方式示意圖。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！圖2.4 涓流方式的簡(jiǎn)單示意圖2.2.5 分階段充電方式在分階段充電方式中，在電池充電的初始階段充電電流較大。當(dāng)電池電壓達(dá)到控制點(diǎn)時(shí)，電池轉(zhuǎn)為以涓流方式充電。分階段充電模式是最好的電池充電模式，但缺點(diǎn)是，所述充電電路的復(fù)雜性和更高的成本。另外，需增設(shè)控制點(diǎn)的電池電壓的監(jiān)測(cè)電圖。如圖2.5所示：本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！圖2.5 分階段充電的簡(jiǎn)單示意圖鉛酸蓄電池往往采用恒壓充電或恒流充電。恒壓充電的初始充電電流過(guò)大，影響電池壽命鉛酸電池，甚至可能導(dǎo)致極板彎曲，損壞電池。因此，大量的鉛酸蓄電池充電電路以恒流充電方式充電，恒流充電電路始終是一個(gè)恒定的充電電流給電池充電，直到電池充滿后關(guān)斷電路，或進(jìn)入浮充形式。相比而言，恒流充電對(duì)蓄電池的壽命是有好處的。而且恒流充電具有較大的電流充放電，使充放電的速度大大加快。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！但是，如果恒定電流充電，充電電流，以保持原始值，大部分電流消耗在分解水上，使冒氣非常強(qiáng)大，電解液沸騰十分激烈，不僅消耗能量，而且容易使極板活性脫落，對(duì)極板極其不利。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！ 因此，對(duì)于鉛酸蓄電池分階段充電方法是一個(gè)更好的辦法，因?yàn)樵诔潆娺^(guò)程中的，充電電流逐漸下降。使用這種方法中，充電結(jié)束的電解質(zhì)沸騰現(xiàn)象減弱，能量損失少，而且保護(hù)極板，以防止過(guò)度充電和水解帶來(lái)的功率損耗。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！分析幾種充電方式，綜合快充和慢充鉛酸電池充電器設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。使用微控制器控制的充電器，充電過(guò)程分為快速充電，慢速充電，涓流充電三個(gè)階段，充電更好。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！2.3 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)鉛酸蓄電池?cái)夭娐?20V交流電源隔離，驅(qū)動(dòng)電路電源變換電路電流、電壓檢測(cè)電路單片機(jī)輔助電源圖2.6 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.6所示。整個(gè)充電裝置由單片機(jī)控制系統(tǒng)，斬波電路，輔助電源電路，電流電壓反饋電路，隔離驅(qū)動(dòng)電路和電源變換電路組成。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！單片機(jī)控制系統(tǒng)由PIC16C54及其外圍電路組成，單片機(jī)接收到電壓電流檢測(cè)電路反饋的信號(hào)后，控制斬波電路的導(dǎo)通，使電壓或電流穩(wěn)定。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！斬波電路由晶體管組成，主要作用是可以實(shí)現(xiàn)占空比的調(diào)節(jié)從而達(dá)到電流電壓穩(wěn)定的效果。輔助電源電路是將整流的電壓降壓，濾波，為單片機(jī)提供工作電壓。電流電壓檢測(cè)電路是檢測(cè)蓄電池兩端的充電電壓或充電電流是否穩(wěn)定的設(shè)定值。電源變換電路由濾波電路和整流電路組成，將市網(wǎng)電處理。驅(qū)動(dòng)隔離電路的主要作用是有基極驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)變壓器輸出。2.4 本章小結(jié) 本章著重對(duì)比各種充電方案，綜合各種充電方案的優(yōu)點(diǎn)，確定了充電器的設(shè)計(jì)方案，以單片機(jī)為控制核心的恒流恒壓恒流三階段充電方式。搭建了系統(tǒng)的總體框圖，接下來(lái)就總體框圖來(lái)進(jìn)行各部分的硬件設(shè)計(jì)。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3 充電器硬件部分的設(shè)計(jì)3.1 充電器的充電過(guò)程及工作原理3.1.1 充電過(guò)程分析 圖3.1所示為該充電器的充電電流、電壓曲線。圖3.1 充電器的充電電流、電壓曲線可以看出，在圖3.1中：快充階段（0至t1），充電器以恒定電流1C充電，由單片機(jī)控制快速充電時(shí)間，避免充電過(guò)量，慢充階段（t1至t2），單片機(jī)輸出PWM控制信號(hào)來(lái)控制斬波器開(kāi)關(guān)通斷，以一個(gè)恒定的電壓，對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，充電電流呈指數(shù)下降，當(dāng)電池電壓上升到規(guī)定值時(shí)，慢充結(jié)束；進(jìn)入涓流充電階段（t2至t3），單片機(jī)輸出的PWM控制信號(hào)，使充電器以約0.09C的充電電流充電，在此狀態(tài)下，很長(zhǎng)一段時(shí)間，可以對(duì)電池進(jìn)行充電，從而延長(zhǎng)電池壽命。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.1.2 充電器的工作原理根據(jù)框圖中所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，鉛酸蓄電池的充電裝置的原理圖，主要包括開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的，斬波器開(kāi)關(guān)，控制器和輔助電源四個(gè)部分，并設(shè)有過(guò)電流保護(hù)，過(guò)電壓保護(hù)和過(guò)溫保護(hù)。交流電流輸入整流電路和輔助電源，輔助電源給單片機(jī)提供工作電壓，再輸入半橋式轉(zhuǎn)換器，然后通過(guò)使用TL494設(shè)計(jì)的電壓控制和電流監(jiān)測(cè)，使用單片機(jī)控制半橋變換器斬波開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池充電的智能控制，單片機(jī)還可以控制燈運(yùn)行和停止，可以看到現(xiàn)在處于那個(gè)階段的充電狀態(tài)。在此示意圖中，必須先設(shè)定值，然后由微控制器控制的每個(gè)階段的充電。具體的原理圖如圖3.2所示：本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！圖3.2鉛酸蓄電池充電器原理圖3.2 充電控制電路的設(shè)計(jì)根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，硬件電路采用單片機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.2.1 單片機(jī)的選擇 PIC16C54單片機(jī)的介紹：PIC16C54屬CMOS單片機(jī)，是一個(gè)低價(jià)位高性能8位單片機(jī)，具有體積小，功耗低，性能強(qiáng)，體密性高，價(jià)格低等特點(diǎn)。僅使用了33條精簡(jiǎn)指令集、單字節(jié)單周期指令，每條指令的執(zhí)行時(shí)間最快可達(dá)到200ns。易于記憶和使用的指令系統(tǒng)可大大減少產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間。它有兩個(gè)雙向I/O口線，其中A口用來(lái)檢測(cè)四種工作方式的按鍵情況，作為輸入，B口中除RB0作為輸入，用來(lái)檢測(cè)電流強(qiáng)度控制鍵的按鍵情況外，其余都用作輸出，RB1用于輸出脈沖信號(hào)，該信號(hào)刺激隔離器，耦合到刺激電極上輸出，它的振蕩源有四種，晶體振蕩（XT），低功耗振蕩（LP），高速振蕩（HP）及RC振蕩。多種時(shí)鐘振蕩電路低功耗睡眠省電模式和WDT（看門狗）代碼保護(hù)功能，這些功能有更大的優(yōu)勢(shì)。RB2-RB7是用來(lái)控制六檔電流強(qiáng)度指示燈的開(kāi)啟和關(guān)閉；PIC16C54系列單片機(jī)可廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制、汽車電路、家用電器等領(lǐng)域。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！ PIC16C54單片機(jī)主要性能：RISC精簡(jiǎn)指令集，指令僅有33條，指令長(zhǎng)度為12位絕大部分均為單機(jī)器周期指令。工作速度高，最快可達(dá)200ns（20MHz時(shí)鐘時(shí)）數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8位片內(nèi)程序存儲(chǔ)器容量為512-2kbyte片內(nèi)靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(SRAM)為25-73byte硬件組成7個(gè)專用寄存器兩級(jí)硬件堆棧有直接、間接、相對(duì)和位尋址功能12-20條I/O引腳，每條引腳均可設(shè)置為輸入和輸出態(tài)多種時(shí)鐘振蕩電路及WDT定時(shí)器電路寬工作電壓范圍和低功耗模式：工作電壓為2.5V-6.0V，典型工作電流為2mA，睡眠狀態(tài)僅為3uA。 PIC16C54單片機(jī)引腳圖：圖3.3 PIC16C54單片機(jī)引腳圖PIC16C54單片機(jī)的引腳功能為：RA0-RA3 I/O輸入和輸出端口A，與內(nèi)部的F5對(duì)應(yīng)，為一個(gè)4位I/O端口，可進(jìn)行位控。RB0-RB7 I/O輸入和輸出端口B，與內(nèi)部的F6對(duì)應(yīng)，為一個(gè)8位I/O端口，可進(jìn)行位控。RTCC實(shí)時(shí)時(shí)鐘/計(jì)數(shù)器輸入計(jì)數(shù)在這個(gè)端口輸入信號(hào)的上升沿或下降沿，邊緣可通過(guò)軟件選擇。MCLR主復(fù)位端，當(dāng)MCLR為低電平時(shí)對(duì)單片機(jī)復(fù)位。OSC1振蕩信號(hào)輸入端。此端口用于外部振蕩信號(hào)的輸入，使用RC振蕩，當(dāng)它連接到RC電路，使用石英晶體的一端連接到一個(gè)石英振蕩電路。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！OSC2振蕩信號(hào)輸出端。石英晶體諧振器或陶瓷諧振器通過(guò)一個(gè)串聯(lián)電阻R連接到晶體振蕩器的一端，往往RC振蕩器作為的CLKOUT輸出（CLKOUT的1/4fosc）的。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！ VDD電源電壓。一般為5V，其范圍在2.5-6.25V之間。Vss地端。3.2.2 控制電路的設(shè)計(jì) 電路包含控制主芯片PIC16C54、振蕩電路、復(fù)位電路。振蕩電路是由晶體振圖3.4 控制電路的電路圖蕩器及電容構(gòu)成；復(fù)位電路是由二極管、電阻及極性電容構(gòu)成?？焖俪潆婋A段，IC3的6腳輸出高電平，通過(guò)一個(gè)電阻器R32的連接Q7的基極，斬波器開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)電流監(jiān)測(cè)電路，以恒定電流對(duì)電池進(jìn)行充電。達(dá)到快速充電時(shí)間，IC3的6腳輸出低電平，斬波開(kāi)關(guān)關(guān)閉，停止充電，快速充電階段的結(jié)束。慢速充電階段，IC3的6腳輸出PWM控制信號(hào)，斬波開(kāi)關(guān)到一個(gè)固定的導(dǎo)通占空比，充電器恒壓為電池充電，充電電流隨電池電壓上升指數(shù)下降。當(dāng)電池電壓上升到一個(gè)預(yù)定值，電阻R33，R34，R35對(duì)電池的電壓進(jìn)行采樣，并送到比較器IC2的第3腳（同相輸入端子），跟引腳2（反相輸入端）的參考電壓比較，1腳輸出高電平，IC3的17腳輸出高電平，軟件過(guò)濾和延遲后，以確定檢測(cè)正確，慢充結(jié)束。涓流充電階段，IC3的6腳輸出PWM控制信號(hào)到斬波切換到較小的占空比導(dǎo)通，充電電流維持在約0.09C，為電池充電。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！過(guò)熱保護(hù)是通過(guò)外接電池的正溫度特性熱敏電阻RT2，R36，R37完成的。當(dāng)電池的溫度升高，熱敏電阻RT2阻值正在增大，IC2引腳5（同相輸入端）電位升高，電池溫度上升到一個(gè)特定的值，5腳電位超6腳（反相輸入端）的電位，7腳高電平輸出，IC3的18引腳輸入高電平，IC3的6腳輸出PWM信號(hào)，將充電器的浮動(dòng)電壓給電池充電，有效地保護(hù)電池。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！系統(tǒng)用發(fā)光二極管表示充電狀態(tài)。即快充和慢充階段，綠色發(fā)光二極管亮；涓流充階段，黃色發(fā)光二極管亮。3.3 開(kāi)關(guān)電源PWM控制電路的設(shè)計(jì)采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)，其特點(diǎn)是一個(gè)高頻率，高效率，高功率密度，高可靠性。脈沖寬度調(diào)制的開(kāi)關(guān)電源一般是一個(gè)模擬的控制模式下，按照與相應(yīng)的改變負(fù)載，通過(guò)調(diào)節(jié)偏置的晶體管的柵極或基極來(lái)實(shí)現(xiàn)的開(kāi)關(guān)電源輸出晶本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！圖3.5 TL494管腳分配圖體管或晶體管的導(dǎo)通時(shí)間，這種方式的變化，使得電源的輸出電壓在工作條件的變化時(shí)保持恒定，是使用單片機(jī)的數(shù)字輸出來(lái)控制模擬電路的一個(gè)非常有效的方式。調(diào)節(jié)的開(kāi)關(guān)電源的占空比，輸出電壓基本上不隨負(fù)載的變化或輸入電壓變化的方法稱為脈沖寬度調(diào)制方法。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！現(xiàn)在有許多的脈寬調(diào)制控制器，主要的生產(chǎn)廠家像美國(guó)德州的TI公司，其生產(chǎn)的脈寬調(diào)制控制器有TL598，SG2524，TL494等，而本設(shè)計(jì)中選用的是TL494型的脈寬調(diào)制器，其能夠產(chǎn)生兩路PWM輸出，并且具有穩(wěn)壓、限流及保護(hù)功能。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！3.3.1 TL494的簡(jiǎn)介TL494是一款固定頻率脈寬調(diào)制電路，它包含了開(kāi)關(guān)電源控制所需的全部功能，被廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式，半橋式，全橋式開(kāi)關(guān)電源。 TL494的SO-16 PDIP-16兩種封裝形式，以適應(yīng)不同場(chǎng)合的要求，其主要特點(diǎn)如下：本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！集成了全部的脈寬調(diào)制電路；芯片內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器，外接振蕩器件只有兩個(gè)（一個(gè)電阻和一個(gè)電容）內(nèi)置誤差放大器；內(nèi)置5V參考基準(zhǔn)電壓源；可調(diào)整死區(qū)時(shí)間；內(nèi)置功率晶體管可提供500mA的驅(qū)動(dòng)能力；推或拉兩種輸出方式。3.3.2 TL494的工作原理TL494的內(nèi)部器件是由鋸齒波發(fā)生器、觸發(fā)器、比較器、誤差放大器1和2、5V基準(zhǔn)電源與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)晶體管等組成。它是一種脈寬調(diào)制型開(kāi)關(guān)電源集成控制器。管腳分配如圖3.6所示。腳1、2和腳15、16分別為兩個(gè)比較器輸入端；腳3為相位控制端；腳4為死區(qū)電平控制端；腳5、6為振蕩器的R、C輸入端；8,9腳11,10腳分別為兩個(gè)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)晶體管集電極 、 發(fā)射極。他們所發(fā)出的脈沖，可控制轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)交替導(dǎo)電管。引腳13為輸出控制端子，兩個(gè)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)晶體管導(dǎo)通或關(guān)閉時(shí)，引腳13為低電平，轉(zhuǎn)換器只能控制一個(gè)開(kāi)關(guān)，以形成一個(gè)單端輸出;當(dāng)腳13為高電平時(shí)，就可推挽輸出。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！達(dá)到輸出的脈沖寬度調(diào)制，可以通過(guò)任何一個(gè)在電容器CT側(cè)的正的鋸齒波形與兩個(gè)控制信號(hào)來(lái)比較。僅當(dāng)鋸齒波電壓時(shí)，NOR門電路驅(qū)動(dòng)的輸出晶體管Q1和Q2，只有當(dāng)正反器的時(shí)鐘輸入信號(hào)是在低的水平，這個(gè)門會(huì)是在有效狀態(tài)，這種情況的發(fā)生是鋸齒波信號(hào)電壓大于控制信號(hào)電壓的期間。當(dāng)控制信號(hào)的振幅增加時(shí)，此時(shí)也會(huì)一致引起輸出脈波寬度的線性減少。如圖3.7所示：本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！圖3.6 TL494的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖3.7 TL494控制器時(shí)序波形圖 控制信號(hào)可以是外部輸入端子輸入在引腳4控制端子的截止時(shí)間，誤差放大器的輸入端腳1,2,15,16與其輸入端點(diǎn)的抵補(bǔ)電壓為120mV時(shí)，限制輸出截止時(shí)間降至最低，約為最初鋸齒波的周期時(shí)間約4。當(dāng)13腳輸出模式控制接地時(shí)，獲得的最大占空比為96，當(dāng)13腳接系統(tǒng)的參考電壓，最大占空比為48。如果我們控制輸入引腳4截止時(shí)間設(shè)定一個(gè)固定的電壓范圍從0V到3.3V，一個(gè)額外的截止時(shí)間必須出現(xiàn)在輸出。 本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！ PWM比較器提供了一種方法，這是確定的最大百分比的時(shí)間做了調(diào)整輸出的脈沖寬度控制輸入至零電位，但這次返回授予輸入腳的電壓的變化可以是0.5V到3.5V，兩個(gè)誤差放大器的模態(tài)（共模）輸入范圍從-0.3V到（工作電壓）2V，可以用來(lái)檢測(cè)電源供給器的輸出電壓和電流。 誤差放大器的輸出是高主動(dòng)的狀態(tài)，并且它們的誤差放大器的輸出與PWM比較器的非反相輸入為或（OR）運(yùn)算，所以電路結(jié)構(gòu)，放大器需要一個(gè)最小的輸出上的時(shí)間，控制抑制回路，通常第一個(gè)誤差放大器的參考電壓和穩(wěn)定的輸出電壓進(jìn)行比較，可以依靠反饋控制環(huán)路增益。 3腳通常用作頻率補(bǔ)償，其主要目的是為整個(gè)環(huán)路的穩(wěn)定性，特別注意的是必須避免使用反饋引腳3輸入過(guò)載電流大于600uA，否則最大脈沖寬度是不正常的限制，兩個(gè)誤差放大器，都可以利用正相或反相放大來(lái)穩(wěn)壓。第二誤差放大器可以用來(lái)做電流檢測(cè)電路，檢測(cè)電阻與參考電壓元比較，回路電壓在接近地時(shí)，該誤差放大器的轉(zhuǎn)換率在7V 至Vcc時(shí)為2V/s。但是，在任何情況下，在高頻用途中。脈沖寬度比較器和控制邏輯的傳播延遲，使他不能用于動(dòng)態(tài)電流限制器。它可以應(yīng)用到恒定電流限制電路或外部組件使電流回疊（電流反饋回路）限流裝置，動(dòng)態(tài)電流限值優(yōu)選為能夠使用的控制輸入端的截止時(shí)間引腳4。 當(dāng)電容CT放電，在截止時(shí)間比較器的輸出將是正脈沖信號(hào)輸出，該時(shí)鐘脈沖控制操作的觸發(fā)器，抑制了輸出晶體管Q1和Q2，輸出模式控制部分13 腳的位線連接到參考電壓電平，此時(shí)為推挽操作，這兩個(gè)輸出的脈沖信號(hào)的調(diào)制晶體管被交替地導(dǎo)通，那么每一個(gè)輸出的開(kāi)關(guān)頻率為振蕩器頻率的一半。本文檔可以自由復(fù)制內(nèi)容或自由編輯修改內(nèi)容，供參考！ 當(dāng)工作在單端模式，最大占空比不得低于50，輸出由驅(qū)動(dòng)晶體管Q1或Q2取得，單端操作需要更高的輸出電流，可把Q1和Q2晶體管連接并聯(lián)，輸出模式控制腳13必須接地，觸發(fā)器的失效狀態(tài)（禁用），輸出的開(kāi)關(guān)頻率等于振蕩器的頻率。 TL4