大功率電動(dòng)三輪車(chē)電瓶充電電路的設(shè)計(jì)

1、商丘師范學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 2015屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)大功率電動(dòng)三輪車(chē)電瓶充電電路的設(shè)計(jì)姓 名： 許申林 系 別： 物理與電氣信息學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 110314090 指導(dǎo)教師： 鄭世旺 2015年5月14日11目 錄摘要與關(guān)鍵詞II0 引言11 電動(dòng)車(chē)蓄電池12 蓄電池的充電方式12.1 恒流充電方式12.2 恒壓充電方式22.3 階段充電方式22.4 脈沖式充電方式23 系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)23.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基本要求23.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)圖24 整體硬件電路的設(shè)計(jì)44.1 整體電路的連接及工作原理44.2 調(diào)試及說(shuō)明55 部分硬件電路的設(shè)計(jì)55.1 電源電路的設(shè)計(jì)6

2、5.2 振蕩電路的設(shè)計(jì)65.2.1 振蕩電路的振蕩方式75.2.2 振蕩電路的作用75.3 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)75.3.1 過(guò)流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)85.3.2 輸出回路的設(shè)計(jì)85.3.3 基準(zhǔn)電路的設(shè)計(jì)95.3.4 電壓比較電路的設(shè)計(jì)95.4 充電狀態(tài)指示電路的設(shè)計(jì)106 結(jié)語(yǔ)10參考文獻(xiàn)11致謝11大功率電動(dòng)三輪車(chē)電瓶充電電路的設(shè)計(jì)摘 要本次大功率電動(dòng)三輪車(chē)充電電路的設(shè)計(jì)是將220V的電壓經(jīng)過(guò)整流、濾波后再對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，整體硬件電路設(shè)計(jì)包括了電源電路設(shè)計(jì)、振蕩電路設(shè)計(jì)、保護(hù)電路設(shè)計(jì)、充電狀態(tài)指示電路設(shè)計(jì)四大模塊。其中四運(yùn)算放大器LM324有充放電狀態(tài)控制和過(guò)流保護(hù)等作用?；鶞?zhǔn)電路采用了精密穩(wěn)壓專(zhuān)

3、用集成電路TL431來(lái)精確控制主回路輸出電壓。 關(guān)鍵詞充電器；電源； 振蕩；保護(hù)電路 Design of high power electric tricycle charging circuit Abstract:The design of high power electric tricycle charging circuit is the 220V voltage is rectified, filtered and then charging the battery, the overall design of hardware circuit includes power circ

4、uit, oscillator circuit design, protection circuit design, charging state indication circuit design four modules. The four operational amplifier LM324 state of charge and discharge control and overcurrent protection function. Using a precision voltage reference circuit ASIC TL431 to accurately contr

5、ol the main circuit output voltage. Keywords The charger;  power  oscillation  protection circuit 0 引言近幾年隨著全世界工業(yè)化進(jìn)程的突飛猛進(jìn)，車(chē)輛越來(lái)越多，機(jī)動(dòng)車(chē)燃油排放的尾氣成為危機(jī)大氣的一個(gè)重要污染源。而電動(dòng)三輪車(chē)因其輕巧、安全、省力并有益于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),成為了人們青睞的理想交通工具。如今，鉛酸蓄電池已獲得人們的青睞，并得到普遍利用。主要在與其具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如能夠保持平穩(wěn)的電壓，可以長(zhǎng)時(shí)間使用，用于制造蓄電池的材料多且便宜等等。但是，在蓄電池的充電過(guò)程中，如果不

6、能合理使用充電器或充電器選擇不當(dāng)，都會(huì)導(dǎo)致蓄電池的使用時(shí)間大大降低。在給蓄電池充電時(shí)一定要充足電，同時(shí)避免過(guò)充電來(lái)延長(zhǎng)其充電壽命1。現(xiàn)在大部分蓄電池只能正常使用3-5 年,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于10-15 年的設(shè)計(jì)要求。研究發(fā)現(xiàn):電池的過(guò)早損壞主要是由于充電方式不當(dāng)和充電器質(zhì)量差造成的。因此,一個(gè)性能良好的充電器對(duì)電池的使用壽命具有舉足輕重的作用 2。蓄電池充放電的研究在很早以前就有人開(kāi)始研究，人們從各個(gè)角度來(lái)探索影響蓄電池壽命的原因，1935年，伍德布里奇發(fā)現(xiàn)了影響蓄電池充電過(guò)程的有溫度這個(gè)條件，溫度不同，充電效率也不一樣。麥斯在1967年發(fā)現(xiàn)了對(duì)蓄電池充電時(shí)析氣的原因和規(guī)律。在人們的不斷研究和探索下，創(chuàng)

7、造出了很多種充電裝置，例如隨著電流的變化而變化的鉛酸蓄電池充電裝置等，但這些充電設(shè)備基本上是采用模擬電路實(shí)現(xiàn)，調(diào)試復(fù)雜，體積大，并且控制效果很差。隨著時(shí)代的發(fā)展，集充放電于一體，檢測(cè)和管理相結(jié)合的智能化充電控制器在90年代被開(kāi)發(fā)出來(lái)3。在我國(guó)的蓄電池研究中，其充電裝置中的整流設(shè)備多用晶閘管硅來(lái)制造，雖然其有功率密度低的缺點(diǎn)，但是由于它工作可靠的性能，仍然被大家所普遍應(yīng)用。最近幾年，由于快速充電技術(shù)用途越來(lái)越廣泛，因此人們也是努力研究和探索，并且很成功的將這種技術(shù)應(yīng)用到蓄電池中4。但是這些充電技術(shù)仍然有很多不理想之處，尤其是思想和方法的守舊，已經(jīng)不符合蓄電池的性能指標(biāo)。如今，一直有人提出一些新型

8、的充電方法，但是更完善更快速的充電方式仍需要被探索和發(fā)現(xiàn)5。本次大功率電動(dòng)三輪車(chē)充電電路的設(shè)計(jì)是將220V的電壓經(jīng)過(guò)整流、濾波后再對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，整體硬件電路設(shè)計(jì)包括了電源電路設(shè)計(jì)、振蕩電路設(shè)計(jì)、保護(hù)電路設(shè)計(jì)、充電狀態(tài)指示電路設(shè)計(jì)四大模塊。其中LM324四運(yùn)算放大器起到充放電狀態(tài)控制和過(guò)流保護(hù)等作用?；鶞?zhǔn)電路采用了精密穩(wěn)壓專(zhuān)用集成電路TL431來(lái)精確控制主回路輸出電壓。1 電動(dòng)車(chē)蓄電池蓄電池是一種新能源動(dòng)力，在使用過(guò)程中不斷放電，電量逐漸降低。經(jīng)過(guò)對(duì)蓄電池的研究和技術(shù)的發(fā)展，蓄電池種類(lèi)越來(lái)越豐富，比如有氫鎳電池、鐵鎳電池、鎘鎳電池、鋰二次電池和鉛酸電池。如今鉛酸蓄電池已經(jīng)普遍進(jìn)入市場(chǎng)并為人們

9、所用。本文即為鉛酸電池充電電路的設(shè)計(jì)。由于電能源車(chē)具有環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外對(duì)其能源供應(yīng)的蓄電池的研究和發(fā)展尤其重視，而當(dāng)今社會(huì)節(jié)奏加快，機(jī)動(dòng)車(chē)可以直接添加汽油保持其動(dòng)力，如果電動(dòng)車(chē)充電需要很長(zhǎng)一段時(shí)間的話，那么其速度較慢的缺點(diǎn)將導(dǎo)致它不被大家所認(rèn)可，因此，提出一種能夠快速充電的充電方式和充電電路的設(shè)計(jì)來(lái)保證蓄電池能夠快速充電及能夠具有更長(zhǎng)的壽命，具有深遠(yuǎn)的意義。隨著人們對(duì)蓄電池的深入研究，現(xiàn)在人們已經(jīng)清晰的了解到它的工作原理以及內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化，這將有助于了解影響電動(dòng)車(chē)壽命的外界因素和內(nèi)部電路設(shè)計(jì)優(yōu)劣所在。鉛酸電池的正極板和負(fù)極板放在電解質(zhì)溶液里，在蓄電池放電時(shí)，二氧化鉛和海綿狀鉛分別在正極板

10、和負(fù)極板上相互轉(zhuǎn)化，所以，在蓄電池放電至能量消耗完畢后，當(dāng)再對(duì)蓄電池充電后還能回到原來(lái)的狀態(tài)供電。如此循環(huán)，來(lái)達(dá)到持續(xù)循環(huán)供電的目的。2 蓄電池的充電方式 多次實(shí)踐得出，正確的充電方法對(duì)蓄電池壽命的影響非常大，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電時(shí)經(jīng)常把粗電池串聯(lián)起來(lái)提高輸出電壓進(jìn)行充電。但只有在充電過(guò)程中能夠均衡的進(jìn)行才能保證蓄電池的壽命持續(xù)。充電不均衡對(duì)蓄電池壽命影響很大。以下介紹了當(dāng)下常用的充電方式6。2.1 恒流充電方式恒流充電法是將蓄電池放完電后，在蓄電池充電時(shí)，按照充電器的A.h數(shù)來(lái)確定一個(gè)穩(wěn)定的輸出電流對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。充電時(shí)充電電流一直不變，優(yōu)點(diǎn)是方便控制，但是，充電的時(shí)間越長(zhǎng)，電池的接受電流的能

11、力也隨之減弱。缺點(diǎn)是充電器出氣量較大，這是由于充電后期電流電解水產(chǎn)生氣體的結(jié)果。2.2 恒壓充電方式恒壓充電方式指在充電時(shí)一直用一個(gè)特定的電壓，這種方式在充電開(kāi)始階段，由于蓄電池內(nèi)部的電動(dòng)勢(shì)處于較低狀態(tài)，則充電電流比較大。充電維持的時(shí)間越長(zhǎng)，充電的電流也越少。這種充電方式的優(yōu)點(diǎn)在于電流不剩余，很少用于電解水，電池出氣量較少。缺點(diǎn)是充電開(kāi)始時(shí)充電電流過(guò)大，容易導(dǎo)致電池極板變形，很大程度地縮短了蓄電池的壽命。由于這些原因，這種充電方式并不被人們所青睞，只有在電源電壓低電流大時(shí)使用7。2.3 階段充電方式 階段充電方式可以利用二階段充電方式進(jìn)行，也可以使用三階段充電方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。其充電方式也是按照恒流

12、充電方式維持電流不變和恒壓充電方式保持電壓不變來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是還有區(qū)別在其中。二階段充電方式是先使用恒流充電方式，等電壓到一個(gè)確定的值后，再按照這個(gè)確定值，使用恒壓充電法進(jìn)行充電。三階段充電方式同樣先使用恒流充電方式，然后用恒壓充電，當(dāng)電流逐漸減少至一個(gè)預(yù)定值時(shí)，再使用恒流充電法進(jìn)行充電。三階段充電法雖然出氣量很少，但是并不能快速充電方式的要求8。2.4 脈沖式充電方式脈沖式充電方式是充電理論的新發(fā)展，能夠有效地提高蓄電池充電接受率。這種充電方式在充電前期使用脈沖電流，然后停止充電，接著再用脈沖電流充電，一直循環(huán)直到充電完成。脈沖電流將電池充滿電后，停止充電這段時(shí)間可以將充電產(chǎn)生的氣體重新化合吸收

13、，消除掉歐姆極化和濃差極化來(lái)減輕蓄電池的內(nèi)部壓力，從而滿足蓄電池充電程度的最大化。同樣，在充電停止時(shí)有足夠反應(yīng)時(shí)間，減少析氣量，有效地提升了蓄電池的充電電流接受率9。3 系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基本要求（1） 電壓參數(shù)：22V交流電經(jīng)過(guò)整流和濾波轉(zhuǎn)變成44V的直流電。（2） 充電顯示：LED燈閃爍，充電正常。LED燈不閃爍，充電關(guān)斷。（3） 充電保護(hù)：使充電電壓大約為44V且輸出的電流及電壓能夠自行調(diào)節(jié)。3.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)圖由課題可知，整體電路必須滿足有充電狀態(tài)指示和充電保護(hù)等部分電路，這樣有很多種方案供選擇。進(jìn)過(guò)多重的分析和篩選，最終確定了包括充電狀態(tài)指示電路的設(shè)計(jì)、電源電路的設(shè)

14、計(jì)、振蕩電路的設(shè)計(jì)和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)的整體電路圖。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)圖如圖1。電源電路振蕩電路 電壓保護(hù) 電路充電狀態(tài)指示電路圖1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖4 整體硬件電路的設(shè)計(jì)4.1 整體電路的連接及工作原理圖2 整體電路圖如圖2所示，插座JP1連接上220V交流電，JP2連接上蓄電池，此時(shí)有充電過(guò)程和充電結(jié)束兩種狀態(tài)。最大電壓為 。當(dāng)=220V電壓加至變壓器后，變壓器出現(xiàn)了MOS場(chǎng)效應(yīng)管Q14N90C的導(dǎo)通與閉合兩種狀態(tài)。變壓器變壓后輸出電壓 =44V和反向電壓VEE，由于充電時(shí)，蓄電池電壓約為36V，低于=44V，因此二極管D8導(dǎo)通，電流分為供給蓄電池充電和供給圖上半部分電流兩部分。當(dāng)LED1導(dǎo)通時(shí)，

15、會(huì)一直發(fā)出紅光。Z2穩(wěn)壓后的電壓供給充電狀態(tài)指示電路，Z1穩(wěn)壓后的電壓供給U2ALM324和U2BLM324兩個(gè)比較器。對(duì)于U2ALM324和U2BLM324兩個(gè)比較器來(lái)說(shuō)，它們的正端接地，負(fù)端與2.5V電壓與-VEE之間的兩個(gè)電阻分壓后相連接。當(dāng)-VEE小于負(fù)向最大電壓時(shí)，比較器U2BLM324輸出的是低電平，比較器U2ALM324相反為高電平，因此，二極管D11截止，D12導(dǎo)通，無(wú)電流流向發(fā)光二極管，則二極管不發(fā)綠光。當(dāng)-VEE負(fù)向電壓為最大時(shí)，比較器U2BLM324負(fù)端電壓變化低至小于正端電壓時(shí)，其輸出為高電平。二極管D12處于截止?fàn)顟B(tài)，對(duì)于比較器U2ALM324來(lái)說(shuō)，狀態(tài)剛好相反，二極

16、管D11導(dǎo)通，發(fā)光二極管發(fā)出綠光。發(fā)光二極管在整個(gè)充電過(guò)程中一直處于閃爍狀態(tài)。2.5V和-VEE由電阻R22和電阻R14分壓后與U2CLM324負(fù)端相連接，當(dāng)-VEE小于最大反向電壓時(shí)，該比較器的負(fù)端輸入小于0，輸出為高電平，D15導(dǎo)通，U1PC817處于工作狀態(tài)，Q2導(dǎo)通，場(chǎng)效應(yīng)管由于沒(méi)有電壓，因此處于斷開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)-VEE達(dá)到最大反向電壓時(shí)，該比較器負(fù)端輸入大于0，輸出為低電平，D15截止，U1PC817不工作，Q2不導(dǎo)通，場(chǎng)效應(yīng)管有電壓供給，處于導(dǎo)通狀態(tài)且D5截止。充電結(jié)束后，充電電壓已經(jīng)和蓄電池電壓基本相等，這個(gè)時(shí)候二極管D8截止。對(duì)于比較器U2ALM324來(lái)說(shuō)，其輸入為低電平，LED2

17、導(dǎo)通，并發(fā)出綠光。U2DLM324正極輸入電壓大于負(fù)極，其輸出也一直處于高電平狀態(tài)，光耦合器有輸入電壓，Q2正常工作，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管斷開(kāi)，充電結(jié)束。4.2 調(diào)試及說(shuō)明在對(duì)整體電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，用膠布將與插頭相連接的220V電壓的導(dǎo)線粘接好，這樣可以有效避免導(dǎo)線接觸短路，然后再用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量。接著將充電電池接入220電源，充電開(kāi)始時(shí)發(fā)光二極管亮起，過(guò)一段時(shí)間對(duì)電壓是否變化做再一次檢查。充放電電路檢查一樣。直流輸出時(shí)，電壓可以直接用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量，將電阻和發(fā)光二極管相連，如果發(fā)光二極管發(fā)光，電源可以使用。5 部分硬件電路的設(shè)計(jì)在上文中介紹了整體電路的設(shè)計(jì)，下面詳細(xì)介紹各個(gè)部分電路的設(shè)計(jì)方案和功能。其

18、中包括電源電路的設(shè)計(jì)、振蕩電路的設(shè)計(jì)、保護(hù)電路的設(shè)計(jì)和充電狀態(tài)指示電路設(shè)計(jì)這四個(gè)模塊。5.1 電源電路的設(shè)計(jì)圖3 電源電路如圖3，該電路為電源電路，用于整體電路的的電壓供應(yīng)，由JP1輸入220V的電壓，經(jīng)過(guò)四個(gè)二極管和E1的整流和濾波轉(zhuǎn)換成311V的直流電壓。二極管是該電源電路中的主要原件，主要在于二極管的單向?qū)щ娮饔?。電流?jīng)過(guò)整流后再經(jīng)過(guò)濾波電路濾去電壓中的紋波。整流電路一般包括橋式整流、全波和單相濾波。濾波電路可以由電感器、電容器和電感電容結(jié)合而成。電源電路見(jiàn)圖3。5.2 振蕩電路的設(shè)計(jì)振蕩電路如圖4所示，該電路由311V的直流電壓進(jìn)行供壓，直流電壓由JP1輸入的220V電壓經(jīng)過(guò)整流和濾波

19、所得。該311V直流電壓經(jīng)過(guò)R3、R4兩個(gè)電阻串聯(lián)接到場(chǎng)效應(yīng)管柵極,同時(shí)與開(kāi)關(guān)變壓器的初級(jí)線圈上端相連。假設(shè)開(kāi)始時(shí)Q1關(guān)斷，因?yàn)镽3、R4兩個(gè)電阻的阻值比較大，從而造成場(chǎng)效應(yīng)管由關(guān)斷逐漸部分導(dǎo)通，并一直處于這個(gè)狀態(tài)，則初級(jí)電勢(shì)為上正下負(fù)，同時(shí)感應(yīng)到下次級(jí)線圈，使其產(chǎn)生上負(fù)下正的電勢(shì)，再經(jīng)過(guò)C5進(jìn)一步導(dǎo)通后，初級(jí)電勢(shì)穩(wěn)定，下次級(jí)電勢(shì)消失，Q1從關(guān)斷繼而微導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候初期電勢(shì)和下次級(jí)感應(yīng)電勢(shì)分別為上負(fù)下正和上正下負(fù)，隨后Q1關(guān)斷。Q1形成了一個(gè)不斷循環(huán)的振蕩周期，其過(guò)程為從關(guān)斷變化為微導(dǎo)通，緊接著再導(dǎo)通，隨后由導(dǎo)通再變化為微導(dǎo)通，再關(guān)斷。因此，可以推斷出該振蕩電路為自激式電路10。圖 4 振蕩電

20、路5.2.1 振蕩電路的振蕩方式本次設(shè)計(jì)所選用的繞組方式包括反饋繞組方式，初級(jí)繞組方式和負(fù)載繞組方式。其中初級(jí)繞組和反饋繞組分別參與振蕩和維持振蕩。本次振蕩電路的電壓是經(jīng)過(guò)電源電路的整流濾波得到的300V直流電壓。與開(kāi)關(guān)管的集電極連接在一起，將直流電進(jìn)行高頻振蕩。接著再由負(fù)載電路維持電路的振蕩，負(fù)載所得的電能由負(fù)載繞組感應(yīng)的電信號(hào)經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓所得。同時(shí)，由于負(fù)載繞組能夠監(jiān)測(cè)電壓的輸出變化情況并將該情況反饋給振蕩電路來(lái)調(diào)整振蕩頻率的功能，因此反饋繞組也具有穩(wěn)定電壓的功能。同時(shí)可看出該振蕩電路為自激式振蕩。5.2.2 振蕩電路的作用振蕩電路可以定義為自行將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢l率和振幅的交流

21、電信號(hào)，此過(guò)程不需外加信號(hào)。其重要作用在于能夠產(chǎn)生交流信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)振蕩器是由選頻電路、正反饋電路和放大器三個(gè)部分組成。選頻電路僅限某一個(gè)特定的頻率通過(guò)，使振蕩器的輸出為一個(gè)單一頻率。正反饋電路主要用來(lái)維持電路進(jìn)行振蕩，能夠保證其提供的信號(hào)的相位相同。放大器能夠放大輸入信號(hào)并且使輸出信號(hào)保持恒定不變。5.3 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)如圖5所示，本次保護(hù)電路的設(shè)計(jì)主要由電壓比較電路、基準(zhǔn)電路、輸出回路和過(guò)流保護(hù)電路四部分組成。其中TL431用在基準(zhǔn)電路上來(lái)促使電壓為2.5V，并且提供電壓給U2D，再通過(guò)U2D的穩(wěn)定電壓功能，使輸出電壓保持穩(wěn)定。輸出回路的主要功能在于對(duì)輸出電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)為U2C供壓，由

22、于PC817的導(dǎo)通與截止功能，為電路提供過(guò)流保護(hù)的作用。圖 5 保護(hù)電路5.3.1 過(guò)流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)如圖6所示，電阻R1、三極管Q2組成該過(guò)流保護(hù)電路。為了增強(qiáng)電路的可靠性，保護(hù)元件的安全，則必須使三極管Q1關(guān)斷，因此必須促使電阻R1上的電壓增大，使R1上的電壓增大的方法可以增大Q1的漏極電流，而其源電流也必將隨著漏極電流的增大而增大。如果電壓增大到0.7V時(shí)，Q2飽和導(dǎo)通。使三極管Q1柵極電位限制，從而達(dá)到Q1關(guān)斷的要求。圖 6 過(guò)流保護(hù)電路5.3.2 輸出回路的設(shè)計(jì)輸出回路的設(shè)計(jì)如圖7所示，它用來(lái)向需要供電的部分電路和負(fù)載供電的回路供電。電壓經(jīng)過(guò)二極管D8的整流，E2濾波，得到的電壓來(lái)用

23、于整個(gè)電路。電路中的電阻R12能夠檢測(cè)電路負(fù)載電流的大小，從而來(lái)控制輸出電流。當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，D14導(dǎo)通的條件為其電壓不高于電阻R12上的電壓，當(dāng)D14進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)后，電阻R12才不會(huì)被損壞。同時(shí)，電路中各元件的供電由E7、D7的整流和濾波作用后的電壓供應(yīng)。圖 7 輸出回路電路5.3.3基準(zhǔn)電路的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)電路的設(shè)計(jì)如圖8所示，由于電路需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的輸出電壓，因此必須有一個(gè)基準(zhǔn)電壓來(lái)參考比較，并且要用TL431精確控制，因?yàn)門(mén)L431是精密穩(wěn)壓專(zhuān)用集成電路。電壓經(jīng)過(guò)二極管Z2和Z1的穩(wěn)壓作用產(chǎn)生2.5V的基準(zhǔn)電壓，來(lái)達(dá)到主回路輸出電壓能夠精確控制的目的。圖 8 基準(zhǔn)電路5.3.4電壓比較電路的

24、設(shè)計(jì)在電壓比較電路中，U2C具有過(guò)流保護(hù)的作用，U2D具有使電壓輸出穩(wěn)定的作用。電源由LM324中的運(yùn)算放大器U2C和U2D供用，供電電壓由穩(wěn)壓二極管及運(yùn)算放大器供應(yīng)。U2C的工作過(guò)程是1.6A的電流和-VEE=-0.16V經(jīng)過(guò)電阻R14、R22的分壓，將在0V以下的分壓點(diǎn)電位送至U2C的反向輸入端，使U2C輸出電壓大于0V,在經(jīng)過(guò)電阻D15、R10送至PC817光電耦合器，發(fā)光強(qiáng)度越來(lái)越強(qiáng)，Q1電位降低，Q2接近飽和，輸出電壓降低，輸出電流負(fù)載下降，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)的作用。U2D的工作過(guò)程為輸出電壓44V逐漸變小時(shí)，經(jīng)過(guò)電阻的分壓，將電壓送到U2D的同向輸入端，與反向輸入端的2.5V電壓比較

25、，二極管D16二極管接近截止，經(jīng)過(guò)電阻R10送到PC817光電耦合器，它的發(fā)光強(qiáng)度減弱，內(nèi)部三極管接近截止，Q2接近截止，Q1柵極電位升高，漏源之間更趨向接通，達(dá)到輸出電壓升高和穩(wěn)壓的目的。5.4 充電狀態(tài)指示電路的設(shè)計(jì)充電狀態(tài)指示電路如圖9所示，本電路主要是由LM324和雙色發(fā)光管LED2構(gòu)成。集成電路LM324電壓變化信號(hào)由電阻R12取得，經(jīng)過(guò)電阻送入U(xiǎn)2B的反向輸入端。由于在出點(diǎn)開(kāi)始時(shí)，其電流比較大，則電阻R18上的壓降也增大，正向輸入端電位高于反向輸入端電位，輸出端輸出為高電平，充電指示燈LED2點(diǎn)亮。當(dāng)電池快充滿時(shí),電阻R18上的電壓隨著充電電流的減少而減低,當(dāng)U2B反向輸入端電位大

26、于正向輸入端電位時(shí),U2A輸入端為低電平,輸出端輸出高電平,LED2熄滅。圖 9 充電狀態(tài)指示電路6 結(jié)語(yǔ)本設(shè)計(jì)對(duì)蓄電池的結(jié)構(gòu)、充放電原理進(jìn)行了分析，簡(jiǎn)要分析和論述了蓄電池的充電方式，分析指出現(xiàn)在三段式是最為常見(jiàn)、理論最為成熟、也是最容易使用的充電方式。同時(shí)，重點(diǎn)分析了電動(dòng)三輪車(chē)充電電路的設(shè)計(jì)，主要從總體方案設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)、整體電路調(diào)試等方面做了詳細(xì)介紹。電路設(shè)計(jì)是將220V的電壓經(jīng)過(guò)整流、濾波后再對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，整體硬件電路設(shè)計(jì)包括了振蕩電路設(shè)計(jì)、充電狀態(tài)指示電路設(shè)計(jì)、保護(hù)電路設(shè)計(jì)、電源電路設(shè)計(jì)四大模塊。其中四運(yùn)算放大器LM324有充放電狀態(tài)控制和過(guò)流保護(hù)等作用?；鶞?zhǔn)電路采用了精密穩(wěn)壓專(zhuān)用集成電路TL431來(lái)精確控制主回路輸出電壓。如今，影響鉛酸蓄電池壽命的瓶頸主要在于充電電路的設(shè)計(jì)技術(shù)，未來(lái)的蓄電池的充電電路設(shè)計(jì)技術(shù)將向著更復(fù)雜的快速充電技術(shù)邁進(jìn)，我相信在不久的將來(lái)，新一代的蓄電池充電技術(shù)將會(huì)誕生。參考文獻(xiàn)1 AFFANNI A,BELLINI A,FRANCESCHINI G,el al.Battery choice and management for new generation electric vehiclesJ.IEEE Transactions on Industrial Eiec