60V三段式智能電池充電器設計畢業(yè)論文設計

1、本科生畢業(yè)論文（設計）本科生畢業(yè)論文（設計） 題題 目：目：60v60v 三段式智能電池充電器設計三段式智能電池充電器設計 專業(yè)代碼：專業(yè)代碼： 080604080604 作者姓名：作者姓名： 周樂平周樂平 學學 號：號： 20072010762007201076 單單 位：位： 物理科學與信息工程學院物理科學與信息工程學院 指導教師：指導教師： 于會山于會山 20112011 年年 5 5 月月 2626 日日 目錄目錄 摘摘 要要.i abstract.ii 1 前前 言言.1 2 充電器原理充電器原理 .2 2.1 鉛酸蓄電池的充電以及放電特性鉛酸蓄電池的充電以及放電特性.2 2.2 充

2、電器的工作原理充電器的工作原理.3 3 本設計的硬件設計本設計的硬件設計.4 3.1 使用芯片介紹使用芯片介紹 .4 3.2 電路總體設計電路總體設計 .9 3.3 本設計的硬件工作原理本設計的硬件工作原理.10 3.4 本設計的硬件主要工作原理圖及實現本設計的硬件主要工作原理圖及實現.12 4 三段式電池充電器設計的優(yōu)點三段式電池充電器設計的優(yōu)點 .15 4.1 設計可實現的功能設計可實現的功能.15 4.2 設計的主要技術創(chuàng)新點設計的主要技術創(chuàng)新點.16 總總 結結 .17 參考文獻參考文獻.18 致致 謝謝 .19 摘摘 要要 該設計公開了一種通用型快速智能充電器，其主要由電池檢測分析模

3、塊、充電參 數調整與動態(tài)控制模塊、綜合控制檢測模塊、充電模塊和指示模塊構成。該充電器采 用 ka3842、lm358 為控制單元，將蓄電池的預充電控制、快速充電控制、補充充電控 制和涓流充電控制四個過程集于一體，完成對充電執(zhí)行電路的全過程控制，能極大改 善充電水平，從而有效提高電池的實際使用壽命。自動識別不同種類的電池，根據其 最佳充電曲線自動對控制器里的充電程序進行相應的調整，完成對不同類型的蓄電池 充電。 關關鍵鍵詞詞：智能充電器；預充電控制；快速充電控制；補充充電控制；涓流充電控 制。 abstract the present invention discloses a universa

4、l quick smart charger, the main analysis module by the battery detection, charge parameter adjustment and dynamic control module, integrated control detection module, charge module and instruction module. the charger uses ka3842, lm358 for the control unit, the battery of pre-charge control, fast ch

5、arge control, supplementary trickle charge control and charge control process set in one of four to complete the implementation of the charging control circuit of the whole process, can greatly improve the level of charge, thus effectively improving the actual battery life. automatic identification

6、of different types of batteries, according to its optimum charging curve automatically charge the controller to adjust procedures accordingly to complete the different types of battery charging. key words: intelligent charger; pre-charge control; fast charge control; added charge control; trickle ch

7、arge control . 1 前前 言言 電動車以其方便，快捷，環(huán)保，經濟，實用的特點，獲得人們的青睞，越來越多 的人選擇電動車作為代步工具，電動車也被人們認為是 21 世紀的綠色工程，同時它 的出現也將汽車工業(yè)的發(fā)展帶入了一個全新的領域。 電動車核心部件中的電動機，控制器和車體三大部件在理論和技術上已較為成熟， 而另兩大部件蓄電池，充電器的發(fā)展還不能滿足電動車的要求，有一些理論和技術問 題還有待攻關，現已成為影響電動車發(fā)展的瓶頸。目前電動車使用的電池主要由鉛酸 蓄電池，鎳金屬氫化物蓄電池，鋰離子蓄電池，燃料電池等，其中鉛酸蓄電池以其 價格低廉，材料來源豐富，技術和制造工藝較成熟，電池容量

8、大，跟隨負荷輸出特性 好，無記憶效應等優(yōu)勢成為電動車目前主要采用的電池種類。近年來鉛酸蓄電池自身 的技術有了不小的進步，比如全密封免維修鉛酸蓄電池的出現還有鉛酸蓄電池廣泛應 用于國防，通信，鐵路，交通工農業(yè)生產部門等，但作為其能量再次補充的充電器卻 發(fā)展緩慢，充電時間過長，充電電流調整不好，充電器輸出電壓不足等等原因導致蓄 電池的使用壽命大大地縮短，嚴重的制約著電動車的發(fā)展。一般人們都是在蓄電池的 電量全部使用完之后再對其進行充電，但這樣的結果卻容易導致充電器的過充而損壞， 致使蓄電池過早地報廢而污染環(huán)境，要知道每年報廢的蓄電池的數量是十分恐怖的。 現在全世界都在宣傳低碳生活，如果使用智能式充

9、電器就能起到節(jié)約能量消耗，增加 蓄電池的使用壽命，不僅是對于電動車也是對地球的一種保護。而且最近幾年許多新 聞報道中都有使用者因為使用不當，比如蓄電池的反接或者先將充電器與市電相連再 與蓄電池相接，這些都會危及到使用者的生命安全和蓄電池的完好，所以我們需要一 種更安全更環(huán)保的充電器，這定將是未來充電器的發(fā)展方向。于是我們根據時代的發(fā) 展及要求設計了一款目前市場充電器流行使用的方法，也是技術較成熟的一種設計， 采用 uc3842 驅動場效應管的單管開關電源配合 lm358 設計的三段式智能充電器。該 充電器雖然存在維修難度大，功率小等缺點，但它具有體積小，重量輕，效率高，適 應市電輸入范圍寬，安

10、全可靠等優(yōu)點，所以開關電源式充電器相對于變壓器式充電器 和可控硅式充電器來說將會是今后電動車充電器的發(fā)展方向，我也相信隨著科學技術 的不斷進步，電動車以及電動汽車的也會有更加美好的未來。 2 充電器原理充電器原理 2.1 鉛酸蓄電池的充電以及放電特性鉛酸蓄電池的充電以及放電特性 所謂蓄電池即是儲存化學能量，于必要時放出電能的一種電氣化學設備。而鉛酸 蓄電池是通過陽極的以及陰極的浸到電解液（稀硫酸）中發(fā)生化學反應來進 2bo p b p 行充電和放電的。當鉛酸蓄電池連接外部電路放電時，稀硫酸即會與陰，陽極板上的 活性物質產生反應，生成新化合物硫酸鉛，在此過程中會產生自由電子，從而產生電 流。而由

11、于放電時在陽極板，陰極板上所產生的硫酸鉛會在充電時被分解還原成硫酸， 鉛及過氧化鉛，因此電池內電解液的濃度逐漸增加，亦即電解液之比重上升，并逐漸 回復到放電前的濃度，這種變化顯示出蓄電池中的活性物質已還原到可以再度供電的 狀態(tài)，當兩級的硫酸鉛被還原成原來的活性物質時，即等于充電結束。 鉛酸蓄電池的典型放電曲線特性是以一個單體蓄電池為例，采用 1/20 放電進行 分析的，蓄電池端電壓根據各極板間硫酸密度的變化規(guī)律分為三個階段：開始放電階 段，相對穩(wěn)定階段和迅速下降階段，其放電曲線如圖 2.1 所示。 鉛酸蓄電池的典型充電特性曲線如圖 2.2 所示，通常是以恒流充電進行分析。其 充電特性仍然可以歸

12、納為三個階段來闡述：開始充電階段，相對穩(wěn)定階段以及迅速上 升階段。 圖 2.1 鉛酸蓄電池放電特性曲線 圖 2.2 鉛酸蓄電池充電特性曲線 2.2 充電器的工作原理充電器的工作原理 電動車充電器常用的充電方式一般分為二段式充電模式和三段式充電模式兩種。 其中的二段式充電是指先恒壓充電，充電電流隨蓄電池電壓的上升逐漸減小，等蓄電 池的電量補充到一定程度以后，電壓會上升到充電器的設定值，隨后進入涓流的浮充 狀態(tài)。而對于三段式將在后面具體介紹。 1、恒流充電 恒流充電，又叫定電流充電法，在整個充電過程中，始終保持充電電流恒定不變。 在充電過程中，由于蓄電池的段電壓逐漸升高，為了保持充電電流的恒定，必

13、須相應 提高充電電壓。采用恒流充電法，可以將不同容量的蓄電池串聯(lián)在一起進行充電。但 是各個蓄電池的容量應當盡可能相同，否則應當以容量最小的蓄電池計算充電電流， 當小蓄電池充足之后，應當及時摘除，再繼續(xù)給大容量蓄電池充電。 恒流充電法的優(yōu)點是可以任意選擇充電電流，有益于延長蓄電池的使用壽命。缺 點是充電時間長，并且需要經常調整充電電流。 2、恒壓充電 恒壓充電又叫定電壓充電法，在充電過程中，始終保持一個恒定的充電電壓，絕 大多數汽車都采用這種充電方法對車載蓄電池進行充電。充電初期，由于蓄電池的端 電壓較低，充電器與蓄電池的電壓差較大，所以充電電流也大。隨著充電的進行，蓄 電池端電壓逐漸上升，充電

14、器與蓄電池的電壓差也減小，所以充電電流減小。如果充 電器輸出電壓不足，則充電很短時間就導致充電電流下降為零，過早地結束了充電， 長期如此，勢必導致蓄電池長期充電不足，容量下降，壽命縮短。如果充電器輸出電 壓過高，充電電流將顯著增大，即使蓄電池已經充足電，但端電壓仍然低于充電器的 輸出電壓，充電電流仍然純在，充電始終在進行，勢必導致蓄電池過充電，加快電解 液的消耗，使用壽命縮短。 3、三段式充電 三段式充電與二段式充電的不同之處在于其第一個階段為恒流充電階段，充電器 先以恒流對蓄電池快速充電，隨著蓄電池存儲能量的升高，充電電流減小，被充電控 制電路檢測后充電器自動轉入第二個階段恒壓充電，繼續(xù)為蓄

15、電池補充能量，電壓上 升的幅度較小并且速度放慢，直到電壓穩(wěn)定。當充電電流小于 300ma 的轉折電流后自 動轉為涓流充電，以補償蓄電池的自放電電流，并起到保養(yǎng)蓄電池的作用。 本設計主要是針對 60v 的充電器，對于三段式充電器的三個主要參數的要求是相 當嚴格的： 涓流階段的參考電壓值： 涓流階段的參考電壓值一般為 71.0v 左右，不能大于或小于該參考值。該值高容 易導致電池失水，會引起蓄電池發(fā)熱變形；該值低不僅充電速度慢，而且不利于蓄電 池充足電。因此，這個參數極為重要，只有滿足這個參數要求才能延長蓄電池的使用 壽命。 恒壓階段的參考電壓值： 恒壓階段的參考電壓值為 73.9v 左右，此值高

16、有利于快速充足電，但容易造成蓄 電池失水，充電后期不能使電流降下來，容易導致蓄電池發(fā)熱變形；此值低則蓄電池 快速充電的時間短，延長了蓄電池充足電的時間，但有利于向涓流階段轉換。因此， 這個也是個重要參數，不能偏離過多。 轉換電流： 轉換電流的參考值為 500ma 左右。通常該參考值范圍是 450550ma,若此值過高， 雖然有利于延長蓄電池的使用壽命，但增加了充電時間，但不能低于 400ma。若此值 低，雖有利于充足電并縮短充電時間，但會導致恒壓充電時間過長，容易引起蓄電池 失水，降低蓄電池的使用壽命。當個別蓄電池出現問題，使充電電流不能降為轉折電 流時，會損壞同組其他蓄電池。 注意事項： 充

17、電時要注意的事項：一是在通風良好的環(huán)境下進行，以免溫度過高給充電器和 蓄電池帶來危害，影響三段式充電過程；二是充電過程中如果聞到異味或充電器外殼 溫度過高，應立即停止充電，對充電器進行檢修或更換；三是不要讓金屬和水等導電 物質進入充電器內部，以免充電器內部的電子元器件被短路損壞。 3 本設計的硬件設計本設計的硬件設計 3.1 使用芯片介紹使用芯片介紹 電動車的充電器隨著時代的發(fā)展，體積越來越小，重量越來越輕，效率越來越高， 安全度也逐步提升的主要原因在于集成芯片的發(fā)展和使用。將更多的功能集成于一塊 芯片上，這將是未來電子技術發(fā)展的必然趨勢，我相信隨著集成芯片的不斷發(fā)展，充 電器的發(fā)展也會步入一

18、個嶄新的時代。 1、uc3842 單管開關電源 uc3842 屬于單端輸出脈寬控制芯片，它是一種高性能的固定頻率電流型控制電路， 廣泛應用在隔離式單端開關電源設計以及直流直流電源變換器中。它主要的優(yōu)點是 外界元件少，結構簡單，成本低。它的內部電路包括如下性能：一是可調整的充放電 振蕩器，可精確的控制占空比；二是采用電流型控制，并可在 500khz 高頻狀態(tài)下工 作；三是誤差放大器具有自動補償功能；四是帶鎖定的 pwm 控制電路，可進行逐個脈 沖的電流控制；五是具有內部可調整參考電壓，具有欠壓保護鎖定功能；六是采用圖 騰柱輸出電路，提供大電流輸出，輸出電流可達到1a；七是可直接驅動場效應管或 雙

19、晶體管。 uc3842 的內部由啟動電路，振蕩電路，基準電壓發(fā)生器，pwm 特制電路，驅動電 路等構成。其各引腳功能如下： 1 腳 comp 是內部誤差放大器的輸出端，通常此腳與 2 腳之間接有反饋網絡，以確 定誤差放大器的增益和頻響。 2 腳 vfb 是反饋電壓輸入端（內部誤差放大器反相輸入端） ，此腳與內部誤差放大 器同向輸入端的基準電壓(一般為+2.5v)進行比較，產生控制電壓，控制脈沖的寬度。 3 腳 isense 是電流傳感端又可定義為充電電流控制端。在外圍電路中，在功率開 關管(如 vmos 管)的源極串接一個小阻值的取樣電阻，將脈沖變壓器的電流轉換成電 壓，此電壓送入 3 腳，控

20、制脈寬。此外，當電源電壓異常時，功率開關管的電流增大， 當取樣電阻上的電壓超過 1v 時，uc3842 就停止輸出，有效地保護了功率開關管。 4 腳 rt/ct 是外接振蕩器定時端。鋸齒波振蕩器外接定時電容 c 和定時電阻 r 的 公共端。 5 腳 gnd 是接地。 6 腳 out 是驅動脈沖輸出端，此腳為圖滕柱式輸出，驅動能力是la。這種圖騰 柱結構對被驅動的功率管的關斷有利，因為當三極管 vtl 截止時，vt2 導通，為功率 管關斷時提供了低阻抗的反向抽取電流回路，加速功率管的關斷。 7 腳 vcc 是電源。當供電電壓低于 16v 時，uc3824 不工作，此時耗電在 1ma 以 下。輸入

21、電壓可以通過一個大阻值電阻從高壓降壓獲得。芯片工作后，輸入電壓可在 +10+30v 之間波動，低于+10v 停止工作。工作時耗電約為 15ma，此電流可通過反饋 電阻提供。 8 腳 vref 是 5v 基準電壓輸出，可輸出精確的+5v 基準電壓，電流可達 50ma。 2、lm358 雙運算放大器 lm358 內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合于 電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下， 電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有 可用單電源供電的使用運算放大器的場合。lm358 有以下特性：一是內部頻

22、率補償； 二是直流電壓增益高(約 100db)；三是單位增益頻帶寬(約 1mhz)；四是電源電壓范圍 寬：單電源(330v)；五是雙電源(1.5 一15v)；六是低功耗電流，適合于電池 供電、低輸入偏流；七是低輸入失調電壓和失調電流；八是共模輸入電壓范圍寬，包 括接地；九是差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍；十是輸出電壓擺幅大(0 至 vcc-1.5v) 圖3.1 uc3842引腳圖 圖3.2 uc3842內部構成方框圖 lm358內部構成方框圖 3、tl431 集成電路誤差放大器 tl431 是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調分流基準源。它的輸出電壓用兩個 電阻就可以任意的設置到從 ver

23、f（2.5v）到 36v 范圍內的任何值。該器件的典型動態(tài) 阻抗為 0.2，在很多應用中用它代替齊納二極管，例如數字電壓表，運放電路，可 調壓電源，開關電源等。如圖 3.4 是該器件的符號和引腳圖，其 3 個引腳分別為：陰 極，陽極和參考端。 tl431 是一種并聯(lián)穩(wěn)壓集成電路，因其性能好，價格低，因此廣泛應用在各種電 源電路中。其主要參數為：最大輸入電壓為 37v；最大工作電流 150ma；內基準電壓 為 2.5v；輸出電壓范圍為 2.530v。 而 tl431 的具體功能可以用圖 3.6 示意。由圖可以看到 vi 是一個內部的 2.5v 的 基準源，接在運放的反向輸入端。由運放的特性可知，

24、只有當 ref 端（同向端）的電 壓非常接近 vi（2.5v）時，三極管中才會有一個穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著 ref 端電壓的微小變化，通過三極管的電流將從 1 到 100ma 變化。在此次的設計中如 果 tl431 異常時，將不能控制輸出電流，從而會產生開關電源輸出電壓升高的故障； 而如果其產生漏電的時候，會產生開關電源輸出電壓低的故障，所以其對電路的影響 非常大。 圖 3.3 lm358 內部構成方框圖 4、el817 光電耦合器 光電耦合器由一只發(fā)光管和一只光敏管構成，主要應用在組成開關電路，邏輯電 路，隔離耦合電路，高壓穩(wěn)壓電路等。當光電耦合器輸入端的發(fā)光管流過導通電流后 開始發(fā)

25、光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后， 因光電效應而產生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現了電光電的轉換。 光電耦合器包含如下工作特性：共模抑制比很高：在光電耦合器內部，但 由于發(fā)光管和受光管之間的耦合電容很小的（2pf 以內）所以共模輸入電壓通過極間 耦合電容對輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。 輸出特性：光電耦合器的輸出特性是指在一定的發(fā)光電流 if 下，光敏管所加偏 置 電壓 vce 與輸出電流 ic 之間的關系，當 if=0 時，發(fā)光二極管不發(fā)光，此時的光 敏晶體管集電極輸出電流稱為暗電流，一般很小。當 if0 時，在一定的 if 作用下， 所

26、對應的 ic 基本上與 vce 無關。ic 與 if 之間的變化成線性關系，用半導體管特性圖 示儀測出的光電耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。 光電耦合器可作為線性耦合器使用：在發(fā)光二極管上提供一個偏置電流，再把信 號電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、 圖3.4 tl431的封裝和電路符號以及引腳圖 圖3.5 tl431內部電路簡圖 圖3.6 tl431功能模塊圖 減變化的光信號，其輸出電流將隨輸入的信號電壓作線性變化。光電耦合器也可工作 于開關狀態(tài)，傳輸脈沖信號。在傳輸脈沖信號時，輸入信號和輸出信號之間存在一定 的延遲時間，不同結構的光電耦合

27、器輸入和輸出延遲時間相差很大，所以要對每個不 同的光電耦合器區(qū)別對待。 3.2 電路總體設計電路總體設計 新型三段式智能充電器的原理框圖如圖所示： 充電 部分 電源 部分 電池檢測 分析部分 綜合控制 檢測部分 充電參數調整與 動態(tài)控制部分 圖 3.8 充電器的原理框圖 指示 部分 該系統(tǒng)主要由電池檢測分析部分、充電部分、充電參數調整與動態(tài)控制部分和綜 合檢測控制部分等組成。 圖3.7 光電耦合器電路符號 1、電池檢測分析部分 電池檢測分析部分主要完成兩方面的工作。一方面檢測預充電電池得出參數，控 制充電部分工作狀態(tài)。另一方面，工作在低壓充電時識別電池的電壓大小為充電部分 提供準確參數。 2、

28、充電部分 主 要用于剛開始充電時依據得到的電池檢測參數使充電器工作在相應的狀態(tài)。 充電過程中實時檢測電池兩端充電參數反饋給充電參數調整與動態(tài)控制部分，并依據 充電參數調整與動態(tài)控制部分得到的參數對充電狀態(tài)進行實時調整，使充電器工作在 相應的狀態(tài)。 3、充電參數調整與動態(tài)控制部分 充電參數調整與動態(tài)控制部分用來對充電部分得到的參數進行處理，并發(fā)出充電 器調整工作狀態(tài)所需的參數。 4、指示部分 對充電器的各工作狀態(tài)及電池兩端電壓進行實時指示。 5、綜合檢測控制部分 本部分為整個充電器工作的核心，進行參數的綜合處理，使各個工作模塊的工作 協(xié)調統(tǒng)一。 3.3 本設計的硬件工作原理本設計的硬件工作原理

29、1、電池檢測分析部分 原理框圖如圖： 電池分壓 網絡 lm358預充電 部分 圖 3.9 電池檢測部分原理框圖 2、充電部分 充電部分由 ka3842p、tl431 和 lm358 構成的開關型充電電路構成，可很好的達 到設計目的，充電電流隨電池電壓的增高而減小，達到一定值時自動停充，有效防止 電池的過充、欠充。主要用于剛開始充電時依據得到的電池檢測參數使充電器工作在 相應的狀態(tài)。充電過程中實時檢測電池兩端充電參數反饋給充電參數調整與自動控制 部分，并依據充電參數調整與自動控制部分得到的參數對充電狀態(tài)進行實時調整，使 充電器工作在相應的狀態(tài)。在不同的時間選擇對電池進行不同階段充電（三階段充電

30、法） 。 充電部分由 ka3842p、tl431 和 lm358 構成的開關型充電電路構成，可很好的達 到設計目的，充電電流隨電池電壓的增高而減小，達到一定值時自動停充，有效防止 電池的過充、欠充。 3、充電參數調整與動態(tài)控制部分 本部分的工作主要由 lm358 和 ka3842 完成，lm358 和 ka3842 通過對外圍各部分 采集到的數據進行處理，準確的判斷當前的工作狀態(tài)及調整到下一階段所需的參數。 通過指令控制外圍電路實現恒流充、涓流充等工作狀態(tài)。 原理框圖如圖所示： lm358 ka3842 外圍電路 數據采集 充電部分 指示部分 圖 3.10 充電參數調整與動態(tài)控制部分原理框圖

31、4、指示部分 用 3 只 led 指示燈對充電器的各種工作狀態(tài)及電池兩端電壓進行實時指示。指示 部分分充電器工作狀態(tài)指示部分和電池實時指示部分。充電器工作狀態(tài)指示部分實時 指示當前充電器工作在何種狀態(tài)，包括恒流充狀態(tài)、涓流充狀態(tài)、充電狀態(tài)、電池充 滿、涓流保持狀態(tài)等等。電池實時指示部分是通過 3 個 led 指示燈實時指示當前充電 電池的電壓及充電電壓。使充電器的工作過程更直觀人性化。 5、綜合檢測控制部分 本部分為整個充電器工作的核心，進行參數的綜合處理，使各個工作模塊的工作 協(xié)調統(tǒng)一。綜合檢測控制部分核心為 ka3842+lm358，這兩片芯片價格實惠、性能可靠， 可很好的達到設計目的。

32、3.4 本設計的硬件主要工作原理圖及實現本設計的硬件主要工作原理圖及實現 1、控制開關電源部分電路 12 c7 12 c11 12 c13 12 c14 21 r26 21 r33 21 r34 21 r35 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 3842 u1 3842 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 t1 絲絲絲絲絲絲 21 r27 21 r28 21 d8 12 c10 2 1 r29 21 r30 21 r31 21 r32 21 d9 1 c12 21 * 21 d10 21 d11 21 d1

33、2 21 d13 d g s ic3 4n60a 12 c9 1 ic2 絲絲 01 絲絲絲 絲絲絲 絲絲絲1 絲絲絲2 前 級 反 饋 電 壓 220v 交流電經二極管 d10d11d12d13 整流為脈動直流，再經 c9 濾波形成穩(wěn)定的 300v 左右的直流電。u1 為 tl3842 脈寬調制集成電路。其 5 腳為電源負極，7 腳為電 源正極，6 腳為脈沖輸出直接驅動場效應管 q1（8n60c） ，3 腳為最大電流限制，調整 r34 的阻值可以調整充電器的最大電流。2 腳為電壓反饋，可以調節(jié)充電器的輸出電 壓。4 腳外接振蕩電阻 r1,和振蕩電容 c1。t1 為高頻脈沖變壓器，其作用有三個

34、。第 一是把高壓脈沖將壓為低壓脈沖。第二是起到隔離高壓的作用，以防觸電。第三是為 uc3842 提供工作電源。如圖 3.11 所示，該開關電源的電壓采樣電路有兩路：一是輔 助繞組的電壓經 d9，c12，r31 組成的整流、濾波和穩(wěn)壓后得到 16v 的直流電壓給 uc3842 供電。另外，該電壓經 r33 分壓后得到一采樣電壓，該路采樣電壓主要反映了 圖 3.11 控制開關電源部分電 路 直流母線電壓的變化；另一路是光電耦合器。三端可調穩(wěn)壓管 tl431 及其組成的外圍 電路組成的電壓采樣電路，該路電壓反映了輸出電壓的變化；當輸出電壓升高時，輸 入 tl431 的參考電壓也升高，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值升

35、高，前級反饋電壓變小，流過光耦中 發(fā)光二極管的電流減小，流過光耦中的光電三極管的電流也相應的減小，誤差放大器 的輸入反饋電壓降低，導致 uc3842 腳 6 輸出驅動信號的占空比變小，于是輸出電壓 下降，達到穩(wěn)壓的目的。通電開始時，c9 上有 300v 左右電壓。此電壓一路經 t1 加載 到 ic3。第二路經 r30 達到 u1 的第 7 腳。強迫 u1 啟動。u1 的 6 腳輸出方波脈沖， ic3 工作，電流經 r28 到地。同時 t1 副線圈產生感應電壓，經 d9,r31 給 u1 提供可靠 電源。 2、指示部分與充電參數調整動態(tài)控制部分電路 21 r1 21 d3 21 r5 3 2 1

36、 t3 12 led1 12 led3 12 led2 21 r12 21 r15 21 r16 21 r7 21 r13 21 r14 21 r17 21 r19 21 r22 21 r8 21 d1 sf56 1 c2 21 r36 12 d5 21 r6 1 c3 21 10k 21 r9 21 r10 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 358 358 12 c1 21 r2 21 r3 21 r4 3 2 1 t2 21 r11 21 d6 21 r18 12c5 21 r23 絲絲絲 1 32 t3 tl431 21 d7 21 r24 21 r25 2

37、1 r26 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 t1 絲絲絲絲絲絲 1 ic2 絲絲 + - 12 c4 絲絲絲 絲絲絲1 1 c6 如圖 3.12 所示：led1 充滿指示燈； led2 充電指示燈；led3 電源指示燈。 具體實現原理： t1 輸出線圈的電壓經 d1,c2 整流濾波得到穩(wěn)定的電壓。此電壓 一路經 d1，d3（d1，d3 起到防止電池的電流倒灌給充電器的作用）給電池充電。t1 第 4 腳經高速開關二極管 d6 為 lm358(雙運算放大器，1 腳為電源地，8 腳為電源正) 圖 3.12 指示部分與充電參數調整動態(tài)控制

38、部分電路 及其外圍電路提供 15v18v 的工作電源還同時為風扇提供電能。d6 為 lm358 提供 基準電壓，經 r8,r17 分壓達到 lm358 的第二腳和第 5 腳。正常充電時，r17 上端有 0.150.18v 左右電壓，此電壓加到 lm358 第三腳，從 1 腳送出高電壓。1 腳輸出的 高壓通過 r7 使三極管 t3 導通風扇轉動。led2（紅燈）正極獲得高壓導通點亮，此時 顯示為恒流充電階段。1 腳的高電壓一路經 r9,強迫 t2（三極管）導通。以 36v 充電 器為例，當電池電壓上升到 44.2v 左右時,充電器進入恒壓充電階段，輸出電壓維持 在 44.2v 左右，充電器進入恒

39、壓充電階段，電流逐漸減小。當充電電流減小到 200ma300ma 時，r36 上端的電壓下降，lm358 的 3 腳電壓低于 2 腳，1 腳輸出低電 壓，led2（紅燈）熄滅 led1（綠燈）點亮。同時 7 腳輸出高電壓，t2 關斷。另一路 經 d7，r22，r23 到達反饋電路，使電壓降低。充電器進入涓流充電階段。12 小時 后充電結束。led3（紅燈）為電源指示燈。 附圖： 21 r1 21 d3 21 r5 3 2 1 t1 12 led1 12 led3 12 led2 21 r12 21 r15 21 r16 21 r7 21 r13 21 r14 21 r17 21 r19 21

40、r22 21 r8 21 d1 sf56 1 c2 21 r36 12 d5 21 r6 1 c3 21 10k 21 r9 21 r10 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 358 358 12 c1 21 r2 21 r3 21 r4 3 2 1 t2 21 r11 21 d6 21 r18 12 c5 12 c7 12 c11 12 c13 12 c14 21 r23 絲絲絲 1 32 t3 tl431 21 d7 21 r24 21 r25 21 r26 21 r33 21 r34 21 r35 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8

41、 3842 3842 3842 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 gpby 絲絲絲絲絲絲 21 r27 21 r28 21 d8 12 c10 21 r29 21 r30 21 r31 21 r32 21 d9 1 c12 21 * 21 d10 21 d11 21 d12 21 d13 d g s ic3 4n60a 12 c9 1 ic2 絲絲 + - 12 c4 絲絲絲 絲絲絲1 1 c6 01 絲絲絲 絲絲絲 絲絲絲1 絲絲絲2 附圖： 圖 3.13 充電器總的原理圖 4 三段式電池充電器設計的優(yōu)點三段式電池充電器設計的優(yōu)點

42、 4.1 設計可實現的功能設計可實現的功能 1、市面上較普遍的 60v 電動車充電電池，充滿自動斷開。低壓高壓充電自動選 擇。 3、科學的充電電量控制技術，確保蓄電池不欠充、不過充； 4、斷電記憶自啟動、充足自動斷電； 5、具有自動檢測、延時啟動功能； 6、具有開路、過載、短路、過壓、超溫等故障自動保護并燈光警示； 7、抗干擾能力強，噪聲小，電網波動機內自動調整，且能有效抑制浪涌電流； 8、采用恒流恒壓分級小恒流的充電方式，可最大限度恢復電池容量在 95 以上，對過放電電池具有自動修復功能，對不良電池具有自動偵測功能。 圖 3.14 pcb 電路圖 4.2 設計的主要技術創(chuàng)新點設計的主要技術創(chuàng)

43、新點 1、結合端電壓檢測、內阻檢測和瞬間充放電檢測等多種方法，自動識別充電電 池種類進而可采取不同方式給不同電池充電； 2、依據溫度變化率檢測法、電壓檢測法、最高溫度檢測法、最長充電時間控制 法，研制出一種快速充電終止綜合檢測模塊，確保蓄電池充足電，但不過充、不欠充； 3、針對不同種類的電池，根據其最佳充電曲線對控制器里的程序進行相應的調 整，完成對不同類型的蓄電池充電。 4、采用 pwm 控制脈沖充電技術和三階段充電法。既解決了快速充電這一問題又 提高蓄電池的充電接受能力 5、對三段中的第二階段做了很大的科學改變徹底解決了充電器過充的難題（ 失水 硫化 失衡 熱失控（充鼓） ） ； 6、開關電源中高頻變壓器參數的設定，采用開關電源，全過程智能自動監(jiān)測系 統(tǒng)，提供最佳充電電流，轉燈電壓的設定，可抑制浪涌電流，有效延長電池使用壽命， 縮短充電時間； 7、采用 lm358 運放及其外圍電路搭建比較器電路不斷對外界進行檢測和控制， 正確提供給充電模塊正確的充電參數； 8、把該充電器的四大模塊有效結合，可將蓄電