大電流充電器設(shè)計(jì)

1、學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：大電流充電器設(shè)計(jì)學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號(hào)： 學(xué) 部 （系）： 機(jī)械與電氣工程學(xué)部 專 業(yè) 年 級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化 指 導(dǎo) 教 師： 職稱： 2010年5月16日 I目 錄 摘要 Abstract 緒論 11. 鉛酸蓄電池的工作原理與快速充電方法研究 31.1 鉛酸蓄電池的工作原理 31.2 鉛酸蓄電池的快速充電方法31.2.1 麥斯定律31.2.2 快速充電的分類41.2.3 變電壓變電流波浪式正負(fù)零脈沖快速充電法52. 總體設(shè)計(jì)要求62.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求62.2 快速充電方法的選擇62.3 系統(tǒng)硬件電路的實(shí)現(xiàn)62.4 充電方法的控制與實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單介紹73. 系統(tǒng)硬

2、件的設(shè)計(jì)73.1 充電電源部分73.1.1 開(kāi)關(guān)電源原理73.1.2 開(kāi)關(guān)電源主回路設(shè)計(jì)83.1.3半橋變換器中功率變壓器參數(shù)的設(shè)計(jì)133.1.4 半橋變換器中功率變壓器參數(shù)的設(shè)計(jì)結(jié)果173.2 開(kāi)關(guān)電源PWM控制電路的設(shè)計(jì)183.3 輔助電源部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)223.4 充放電及其控制電路的設(shè)計(jì)243.5 系統(tǒng)保護(hù)措施的設(shè)計(jì)264. 充電方案軟件實(shí)現(xiàn)284.1 軟件流程28結(jié)束語(yǔ)29參考文獻(xiàn)29致謝30大電流充電器摘要 據(jù)研究表明充電過(guò)程對(duì)電池實(shí)際使用壽命的影響約占70，放電過(guò)程的保護(hù)、限流、控制器的能量回收以及驅(qū)動(dòng)部分效率的提高對(duì)蓄電池壽命影響約占30。由此可見(jiàn)，一個(gè)好的充電器對(duì)蓄電池的使用

3、壽命是至關(guān)重要的。我們以現(xiàn)在在電動(dòng)自行車上普遍使用的全密封型免維護(hù)鉛酸蓄電池對(duì)對(duì)象。在分析充電過(guò)程蓄電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和快速充電理論的基礎(chǔ)上，分析比較了恒流充電法、恒壓充電法、多階段充電法、脈沖充電法、變電流間歇充電法、變電壓間歇充電法等多種充電方法，然后提出了一種新型的波浪式正負(fù)零脈沖間歇充電方法。通過(guò)對(duì)智能充電算法的研究，采用單片機(jī)作控制器，實(shí)時(shí)監(jiān)控電壓、電流，使充電過(guò)程按理想的充電曲線進(jìn)行，達(dá)到既保護(hù)電池，又能使電池充滿的最優(yōu)效果。本系統(tǒng)對(duì)新型充電電源和充電方法的研究，不僅可以在電動(dòng)自行車等助力車行業(yè)得到應(yīng)用，而且對(duì)相關(guān)的多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域如電力系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)等都有借鑒作用。關(guān)鍵詞：電動(dòng)自行

4、車； 鉛酸蓄電池； 快速充電； 波浪式； 正負(fù)零脈沖； 間歇時(shí)間Abstract The charging process have a crucial influence on the battery life，for the rest factors，the protection from against over discharging， inversing of the energy of controlling process， respectively70and 30. The fully recombining sealed leadacid battery is the mai

5、n Subject investigated .One new charging method，undulant variable current and voltage charge with positivezeronegative and interval rest time，is put forward based on the constant current charge，constant voltage charge，pulse charge，reflex charge，variable current charging with interval rest time and v

6、ariable voltage charging with interval rest timeCharging power consist of halfbridge converter and auxiliary unitsCharging and discharging process are controlled by MCU to realize the intelligent safe full chargeThis charging system is simple and useful in electric bicycle，even in electric power sys

7、tem or communication networks Key Words：Electric bicycle；Leadacid battery；Fast charge；UndulantPositive-zero-negative pulse；Interval32緒論為緩解燃油機(jī)車對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染和日益突出的能源危機(jī)，尋找新型的交通工具勢(shì)在必行。而電動(dòng)車以其零污染、高效率、低噪聲展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景，其中電動(dòng)自行車更是以實(shí)用經(jīng)濟(jì)廣受關(guān)注。龐大的人口基數(shù)使我國(guó)在電動(dòng)自行車上有廣闊市場(chǎng)前景，但我們的發(fā)展情況不如人意。其中蓄電池特性及蓄電池的使用始終是制約電動(dòng)車的進(jìn)步和發(fā)展的主要問(wèn)題。目前對(duì)蓄

8、電池多數(shù)采用簡(jiǎn)單的定電壓或恒流方式充電，沒(méi)有很好的解決充電特性及電池的不一致性。往往會(huì)出現(xiàn)好電池充不滿而壞電池被充壞的現(xiàn)象，不能達(dá)到無(wú)傷害充電的要求。充電時(shí)間多為6-8小時(shí)，對(duì)夜間來(lái)說(shuō)是已經(jīng)滿足要求，但不能滿足白天快速充電的要求。蓄電池的主要指標(biāo)有壽命、重量、和能量比。目前國(guó)產(chǎn)蓄電池的電池壽命僅一年左右，這對(duì)使用者來(lái)說(shuō)是難以接受的。因此，電池的實(shí)際壽命仍然是電動(dòng)助力車的“瓶頸問(wèn)題”。如何提高電池的使用壽命，也就成了電動(dòng)助力率開(kāi)發(fā)研制的技術(shù)關(guān)鍵。事實(shí)上一輛電動(dòng)助力車電池的實(shí)際使用壽命可由函數(shù)關(guān)系式(1)表示： L=f(，) (01)其中：電池充電；電池放電；控制器；驅(qū)動(dòng)器，L電池實(shí)際壽命，它是幾

9、個(gè)相關(guān)因素的函數(shù)。齊國(guó)光等教授在所寫的論文中談及“八五”、“九五”期間電動(dòng)汽車的攻關(guān)時(shí)指出：充電過(guò)程對(duì)電池實(shí)際使用壽命的影響約占70，放電過(guò)程的保護(hù)、限流、控制器的能量回收以及驅(qū)動(dòng)部分效率的提高對(duì)蓄電池使用壽命的影響約占30。因此電池的質(zhì)量和使用是電動(dòng)助力車需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。充電器應(yīng)以無(wú)傷害、長(zhǎng)壽命為根本目標(biāo)。采用先進(jìn)的充電方法，這是目前提高電池使用壽命的關(guān)鍵途徑。在60年代中期，美國(guó)科學(xué)家Max對(duì)開(kāi)口蓄電池的充電過(guò)程作了大量的試驗(yàn)研究，并提出了以最低出氣率為前提的蓄電池可接受的充電曲線，如圖l最佳充電曲線所示。實(shí)驗(yàn)表明，如果充電電流按這條曲線變化，就可以大大縮短充電時(shí)間，并且對(duì)電池的容量和

10、壽命也沒(méi)有影響。原則上人們就把這條曲線作為最佳充電曲線。圖1 最佳充電曲線當(dāng)用恒壓充電法充電時(shí)，充電電源的電壓在全部充電時(shí)間里保持一定的數(shù)值，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高，電流逐漸減少，因而與恒流充電法比較，其充電過(guò)程更接近于最佳充電曲線。用恒定電壓快速充電，由于充電初期蓄電池電動(dòng)勢(shì)較低，充電電流很大，隨著充電的進(jìn)行，電流將逐漸減少，因此它只需簡(jiǎn)易控制系統(tǒng)。然而，恒定電壓法在充電時(shí)所控制的電壓值，不僅包括蓄電池的電動(dòng)勢(shì)，而且包括極柱、連接條、極板、隔板、電解液、接觸電阻以及極化現(xiàn)象引起的電壓降。這些電壓降對(duì)于不同結(jié)構(gòu)型式的蓄電池和同一結(jié)構(gòu)型式不同使用期限的蓄電池都是不同的，這就引起了很大的誤差，

11、影響充電質(zhì)量。為了避免蓄電池內(nèi)電阻壓降對(duì)于充電的影響，又有采用無(wú)電阻恒壓法充電。無(wú)電阻恒壓法的控制電壓選用無(wú)電阻壓降的電壓值，即無(wú)電阻電壓的測(cè)定是暫時(shí)中斷充電電流并在其恢復(fù)之前很快地讀出電壓。充電電流有間斷，這對(duì)于消除極化現(xiàn)象是有利的。快速充電技術(shù)是在常規(guī)充電技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)。比較流行的有脈沖式充電法、RefleX充電法、變電流間歇充電法、變電壓間歇充電法等。這些方法都是圍繞著最佳充電曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，目的就是使其充電曲線盡可能地逼進(jìn)最佳充電曲線。本系統(tǒng)的面向?qū)ο笫请妱?dòng)助力車裝配用的鉛酸蓄電池。以鉛酸蓄電池為研究對(duì)象，是考慮到目前大多數(shù)助力車所使用的蓄電池仍然是鉛酸蓄電池，而且

12、是密封免維護(hù)鉛酸蓄電池，一般為兩節(jié)或三節(jié)串連，每節(jié)蓄電池電壓為標(biāo)準(zhǔn)的12V。充電過(guò)程中的溫升和析氣是必須考慮的問(wèn)題。本課題的研究主要包括以下幾個(gè)方面：一是對(duì)新型充電方法的探討。在對(duì)現(xiàn)有多種充電方法分析研究的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的波浪式正負(fù)零脈沖充電方法。二是系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要部分是對(duì)新型充電電源的研究，設(shè)計(jì)了比較先進(jìn)的半橋逆變型高頻開(kāi)關(guān)電源。三是探討充電方法的控制和實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)智能充電算法的研究，采用單片機(jī)作控制器，實(shí)時(shí)監(jiān)控電壓、電流，便充電過(guò)程按理想的充電曲線進(jìn)行，達(dá)到低溫升快速充電、又能使電池充滿的最優(yōu)效果。本系統(tǒng)對(duì)新型充電電源和充電方法的研究，不僅可以在電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車等電

13、動(dòng)助力車行業(yè)中得到應(yīng)用，而且對(duì)相關(guān)的多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都有指導(dǎo)和借鑒作用，如電力系統(tǒng)、通訊網(wǎng)等。1. 鉛酸蓄電池的工作原理與快速充電方法研究1.1 鉛酸蓄電池的工作原理 鉛酸蓄電池是一種原電池，實(shí)現(xiàn)了從化學(xué)能到電能之間的轉(zhuǎn)變。鉛酸蓄電池由正負(fù)極板，電解液和電解槽組成。正極板的活性物質(zhì)是二氧化鉛()，負(fù)極板的活性物質(zhì)是灰色海綿狀的金屬鉛()，電解液是濃度為2737的硫酸水溶液。放電反應(yīng)式：充電反應(yīng)式：1.2 鉛酸蓄電池的快速充電方法研究1.2.1 麥斯定律 第一定律：一個(gè)蓄電池以任何給定電流放電，它的充電接受率a是和放電容量成反比，即 (1-1) 第二定律：對(duì)于任何給定的放電深度，一個(gè)蓄電池的充電接受

14、率和放電電流的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系。也就是 = (1-2) 根據(jù)此定律可知，以小電流長(zhǎng)時(shí)間放電的蓄電池，充電接受率低；相反，以大電流短時(shí)間放電的蓄電池，充電接受率高。 第三定律：一個(gè)蓄電池經(jīng)幾種放電率放電，其充電接受電流是各個(gè)放電電率下接受電流之和。即 (1-3)同時(shí)服從一下規(guī)律：式中總接受電流放出的總電量總的充電接受率放電可使全部放掉的電量增加，同時(shí)也使總的充電接受電流增加。適當(dāng)?shù)姆烹?，將使的增加比的增加快。所以，蓄電池在充電前或充電過(guò)程中成功地放電，將增加充電接受率。1.2.2 快速充電的分類 (1)恒定電壓法 恒定電壓法是在確定并保持充電電壓為某一恒定值的情下，所進(jìn)行的充電方法。此電壓值應(yīng)選取

15、與蓄電池充電過(guò)程中出氣點(diǎn)相應(yīng)的電壓值。 圖1-1 恒壓充電電壓和電流 圖1-2 恒流充電電壓和電流(2)恒定電流法 恒定電流法是在充電過(guò)程中一直保持充電電流恒定的充電方法。為實(shí)現(xiàn)快速充電，必須采用較大的電流進(jìn)行充電，因此造成充電后期蓄電池大量出氣，過(guò)量出氣是不允許的，所以一般不采用。(3)階段充電法 包括二階段充電法和三階段充電法。二階段充電法一般采用恒定電流和恒定電壓相結(jié)合的快速充電方法。如圖1-3所示。首先以恒定電流充電至預(yù)定的電壓值，然后改為定電壓完成剩余的充電。一般兩階段轉(zhuǎn)換電壓就是第二階段的恒定電壓。三階段充電法是在充電開(kāi)始和結(jié)束是采用定電流，中間用定電壓充電。當(dāng)電流衰減到預(yù)定值時(shí)，

16、由第二階段轉(zhuǎn)換到第三階段。這種方法可以將出氣量衰減到最少，但作為一種快速充電方法，還受到限制。 圖1-3 先恒流后恒壓充電電壓和電流波形(4)Reflex快速充電法 Reflex充電模式的一個(gè)周期由3個(gè)模式組成：正向充電脈沖，反向瞬間放電脈沖，維持及檢測(cè)用的脈沖。 如圖1-4所示。圖 1-4 Reflex快速充電電流波形(5)變電流間歇充電 它是建立在恒流充電和脈沖充電的基礎(chǔ)上，其特點(diǎn)是將恒流充電段改為限壓變電流間歇充電段。充電前期的各段采用變電流間歇充電的方法，保證加大充電電流，獲得絕大部分充電量。充電后期采用定電壓充電段，獲得過(guò)充電量，將電池恢復(fù)至完全充電態(tài)。如圖15所示。圖1-5 變電流

17、間歇充電曲線 (6)變電壓間歇充電法 在變電路間歇充電的基礎(chǔ)上又有人提出了變電壓間歇充電法。如圖1-6所示。此法較變電流間歇充電更符合最佳充電曲線。圖1-6 變電壓間歇充電曲線1.2.3 變電壓變電流波浪式正負(fù)零脈沖快速充電法任何一種充電制度都必須規(guī)定充電電流的大小及其變化規(guī)律。為了縮短充電時(shí)間，必須加大充電電流值，控制充電電流變化規(guī)律。脈沖充電放電去極化快速充電制度，要從充電電流和去極化措施兩方面確定實(shí)現(xiàn)蓄電池快速充電必須遵循的原則。因此，1.快速充電電流值不宜過(guò)大 2.充電電流應(yīng)隨著充電的進(jìn)行而逐漸降低 3.充電過(guò)程中必須采用適當(dāng)?shù)娜O化。通過(guò)以上的討論，結(jié)合脈沖充電、Relflex快速充

18、電、變電流間歇充電法、變電壓間歇充電法的優(yōu)點(diǎn)提出了變電壓變電流波浪式正負(fù)零脈沖間歇快速充電法。如圖1-7所示。脈沖充電法充電電路的控制有兩種：脈沖電流幅值固定不變，PWM(驅(qū)動(dòng)充放電開(kāi)關(guān)管)信號(hào)的頻率可調(diào)，從而調(diào)節(jié)充電電流；另一種就是脈沖電流的幅值是可變的，而PWM信號(hào)的頻率是固定的。我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中采用了一種不同于這兩者的控制模式，脈沖電流幅值和PWM信號(hào)的頻率都是固定的，而PWM占空比可調(diào)，并在此基礎(chǔ)上加入了間歇停充階段，提高蓄電池的充電接受能力。 圖1-7 波浪式正負(fù)零脈沖間歇快速充電電流波形2. 總體設(shè)計(jì)要求2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 1充電過(guò)程實(shí)施智能控制，快速完成充電，主要能進(jìn)行斷電

19、和短路檢測(cè)。2充電過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示充電狀態(tài)。3電池充滿后自動(dòng)轉(zhuǎn)入涓流補(bǔ)足充電狀態(tài)。4. 電源空載輸出電壓>36V,可調(diào)(目前電動(dòng)自行車多配備23節(jié)12V7Ah蓄電池，其中又以2節(jié)的情況占絕大多數(shù)。)5. 電源的充電電流可在0-8A范圍內(nèi)可調(diào)。2.2 快速充電方法的選擇1.快速充電的一般要求 充電方法的選擇對(duì)于充電效果的影響是至關(guān)重要的。本系統(tǒng)所要求的快速充電，一方面要求能夠最大程度地加快蓄電池的化學(xué)反應(yīng)速度，縮短蓄電池達(dá)到滿充狀態(tài)的時(shí)間：另一方面，又要保證蓄電池正負(fù)極板的極化現(xiàn)象盡量的少或輕。以這種標(biāo)準(zhǔn)為出發(fā)，通過(guò)比較前面已分析的幾種傳統(tǒng)的充電方法和幾種快速充電方法，提出了變電壓變電流

20、間歇波浪式正負(fù)零脈沖充放電快速充電方法。該方法是基于以下的認(rèn)識(shí)：(1) 極化是自始至終都存在的，因此必須全過(guò)程添加去極化措施；放電是有助于去極化的，進(jìn)而提高充電速率；(2) 充電電流隨著充電的進(jìn)行逐漸下降是必要的；(3) 充電電流不宜選擇過(guò)大，以0.8C為宜：(4) 間歇停充也有助于消除極化，特別是濃差極化。2充電中斷控制方法在快速充電系統(tǒng)中，中斷控制技術(shù)的選擇很重要。常用的終止控制方法有定時(shí)控制、電壓控制、出氣率控制和溫度控制。根據(jù)以上的討論，結(jié)合本系統(tǒng)的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)選用電壓變化率監(jiān)測(cè)法作為主要的中斷控制法，另外結(jié)合了最高電壓法、定時(shí)控制法作為輔助中斷控制方法。2.3 系統(tǒng)硬件電路的實(shí)現(xiàn)系

21、統(tǒng)硬件包括兩個(gè)大部分：充電電源設(shè)備以及控制電路。硬件框圖如圖2-1所示。主要由半橋功率變換器、驅(qū)動(dòng)器、PWM控制器、微處理器、充電電路、放電電路六部分組成，并具有過(guò)流保護(hù)，過(guò)壓保護(hù)。結(jié)合軟件還可實(shí)現(xiàn)電池接反和掉電檢測(cè)。 圖表 2-1 智能充電系統(tǒng)框圖2.4 充電方法的控制與實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單介紹采集到的電池端電壓、充電電流、電池溫度等狀態(tài)信息，送入CPU后要進(jìn)行必要的處理和判斷，才能得到相應(yīng)的控制電壓，單片機(jī)輸出充電信號(hào)、間歇停止充電信號(hào)、放電信號(hào)脈沖到充電、放電電路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池充電、停充和放電持續(xù)時(shí)間的控制，對(duì)各個(gè)階段內(nèi)充電電流以及充電電壓的平均值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其符合充電電流接受率下降的特點(diǎn)。同

22、時(shí)在充電過(guò)程中，通過(guò)反饋電阻反饋信息到PWM控制器的內(nèi)部電流誤差放大器和內(nèi)部電壓誤差放大器的反向和同向輸入端，實(shí)現(xiàn)充電電源輸出恒流和恒壓的控制，并且通過(guò)調(diào)節(jié)反饋電阻值的大小，實(shí)現(xiàn)限流值和限壓值的調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的蓄電池。3. 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 3.1 充電電源部分3.1.1 開(kāi)關(guān)電源原理圖3-1 高頻開(kāi)關(guān)電源電路原理框圖如圖31所示，高頻開(kāi)關(guān)電源由以下幾個(gè)部分組成：輸入濾波器、整流濾波器、開(kāi)關(guān)逆變器(含高頻變壓器)、輸出整流濾波器、檢測(cè)電路、控制電路、保護(hù)動(dòng)作電路和輔助電源。輸入濾波器是過(guò)濾掉電網(wǎng)存在的雜波，同時(shí)也阻止本機(jī)產(chǎn)生的噪音反饋到公共電網(wǎng)。整流濾波器則將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流

23、電，以供下一級(jí)變換。逆變器將整流后的直流電逆變?yōu)楦哳l交流電。這是高頻開(kāi)關(guān)電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。當(dāng)然并不是頻率越高越好，這里還涉及到元器件成本、干擾、功耗等多種因素。輸出整流濾波器則根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源?？刂齐娐芬环矫鎻妮敵龆巳?，經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達(dá)到輸出穩(wěn)定；另一方面根據(jù)測(cè)試電路提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對(duì)整機(jī)進(jìn)行各種保護(hù)措旖。檢測(cè)電路不但提供保護(hù)電路中正在進(jìn)行中的各種參數(shù)，還提供各種顯示儀表數(shù)據(jù)給值班人員觀察等。輔助電源則提供所有單一電路所謂的不同要求的電源。在我們?cè)O(shè)計(jì)的電路里，采用了半

24、橋型功率變換器，其中開(kāi)關(guān)管選用了雙極型晶體管。交流輸入經(jīng)過(guò)濾波電路濾掉電網(wǎng)中的雜波，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路，得到一個(gè)高壓直流輸出。這個(gè)直流輸出繼續(xù)輸入到一個(gè)電阻電容均壓網(wǎng)絡(luò)中，從而為半橋變換器提供一個(gè)幅值為150V的直流輸出信號(hào)。由于選用了普通雙極型晶體管，為了得到適合的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，我們?cè)陂_(kāi)關(guān)管的基極各自加了一個(gè)加速開(kāi)關(guān)電路，來(lái)加速開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通。3.1.2 開(kāi)關(guān)電源主回路設(shè)計(jì)1.開(kāi)關(guān)電源的損耗：PWM型開(kāi)關(guān)電源中的損耗可分為兩類：導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗。在現(xiàn)代開(kāi)關(guān)電源中，最常用的功率開(kāi)關(guān)元件是MOSFET，這種器件具有一定的導(dǎo)通電阻，因此，電流流過(guò)這類開(kāi)關(guān)管時(shí)，導(dǎo)通電阻將產(chǎn)生一定的功耗，這種損耗為導(dǎo)通損

25、耗。損耗功率只由下式計(jì)算： (31)在功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)和關(guān)斷過(guò)程中，開(kāi)關(guān)管不僅流過(guò)較大的電流，而且還承受較高的電壓，因此開(kāi)關(guān)管也將產(chǎn)生較大的損耗，這種損耗稱為開(kāi)關(guān)損耗。開(kāi)關(guān)損耗又可以分為開(kāi)通損耗、關(guān)斷損耗和電容放電損耗。功率開(kāi)關(guān)管關(guān)斷過(guò)程中的能量，等于關(guān)斷時(shí)間內(nèi)開(kāi)關(guān)管承受的電壓電流乘積的積分，即： (32)假設(shè)在關(guān)斷過(guò)程中，開(kāi)關(guān)管承受的電壓和電流線性變化上式可簡(jiǎn)化為： (33)式中為關(guān)斷過(guò)程中流過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流最大值。為關(guān)斷過(guò)程中開(kāi)關(guān)管承受的電壓最大值。上式乘以開(kāi)關(guān)頻率，就可得到開(kāi)關(guān)管在關(guān)斷過(guò)程中的總功耗即： (34)開(kāi)通損耗可用下式表示： (35)眾所周知，功率MOSFET的漏源極之間具有較大的

26、電容，該電容充電和放電時(shí)，也將產(chǎn)生損耗，這種損耗通常稱為電容放電損耗。功率MOSFET漏源極寄生電容，充放電產(chǎn)生的功耗可以由下式計(jì)算： (36) 2.功率元件的選擇和設(shè)計(jì)圖3-2 雙極型晶體管開(kāi)通關(guān)斷的波形及時(shí)間定義圖考慮到本系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用要求是是小功率、低成本，開(kāi)關(guān)頻率(50)不是很高，選用了東芝(TOSHIBA)公司的2SC3306N型硅雙極型晶體管。具體參數(shù)如下： 平滑濾波電路：無(wú)源濾波器主要有電容濾波器(又稱C型濾波器)、電感濾波器(又稱L型濾波器)、復(fù)式濾波器。復(fù)式濾波器又有r型LC濾波器、型LC濾波器、兀型RC濾波器?？紤]到實(shí)際的設(shè)計(jì)要求，特別是成本的考慮，在本充電系統(tǒng)里仍然采用了

27、低成本的無(wú)源濾波器。1輸入濾波電路電源輸入濾波電路是接在交流電網(wǎng)與開(kāi)關(guān)電源輸入級(jí)之間的裝置其作用是隔離交流電網(wǎng)與開(kāi)關(guān)電源之間的相互干擾。一方面，電源輸入濾波電路消除來(lái)自電網(wǎng)的各種干擾，如開(kāi)關(guān)器件的合閘和關(guān)斷，雷擊等產(chǎn)生的尖峰干擾；另一方面，它同時(shí)也防止開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴(kuò)散而污染電網(wǎng)。輸入濾波器接在電網(wǎng)輸入和整流橋之間。具體的如圖33所示，是一個(gè)雙型LC濾波器。它是兩個(gè)兀型LC濾波器的并聯(lián)。整流輸出的電流首先經(jīng)過(guò)每個(gè)以型LC濾波器中的電容濾波，然后再經(jīng)型LC濾波器濾波，從而能夠使輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)大幅度下降，濾波效果顯著改善。其中L1是一個(gè)共扼電感，它有兩個(gè)獨(dú)立的卻有相同匝數(shù)的線圈，

28、繞在同一個(gè)鐵芯上。2輸出濾波器的設(shè)計(jì)在開(kāi)關(guān)電源中，電源輸出濾波電路是接在開(kāi)關(guān)電源整流電路后輸出端之前。高頻開(kāi)關(guān)電源輸出濾波器件的取值決定于高頻元件性能和低電壓大電流的工作狀態(tài)，因工作在高頻范圍器件的取值和體積可大大減小?？紤]到小型化以及成本，我們選用了相對(duì)簡(jiǎn)單的輸出濾波電路，相應(yīng)的設(shè)計(jì)了濾波電感和濾波電容。主要有充電電源的LC輸出濾波和輔助電源的RC濾波。參見(jiàn)圖34。 圖3-3 輸出濾波電路的設(shè)計(jì)圖3-4 輸出濾波電路設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)1.基極驅(qū)動(dòng)電路觀察圖32可以發(fā)現(xiàn)，雙極型晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電流的波形并不是一個(gè)很完美的脈沖波，而是在開(kāi)始時(shí)驅(qū)動(dòng)電流比較大，隨后慢慢衰減。而驅(qū)動(dòng)變壓器輸出的

29、是一個(gè)方波信號(hào)。選擇一個(gè)合適的驅(qū)動(dòng)電路使得驅(qū)動(dòng)變壓器的輸出信號(hào)盡量適合晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電流波形。這一點(diǎn)對(duì)于一個(gè)開(kāi)關(guān)管的迅速導(dǎo)通和安全使用都是很重要的。本系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)管加速開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，提供了較為理想的驅(qū)動(dòng)電流波形。如圖35所示。電容、構(gòu)成了開(kāi)關(guān)管的加速開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)。變壓器一開(kāi)始輸出驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，不但給加速開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的電容、充電，而且還通過(guò)二極管流向開(kāi)關(guān)管的基極。因此流過(guò)晶體管基極的驅(qū)動(dòng)電流比較陡，幅值大；隨著充電的進(jìn)行，電容上的電壓逐漸建立，當(dāng)電容充滿電之后，驅(qū)動(dòng)信號(hào)只能通過(guò)二極管網(wǎng)路，顯而易見(jiàn)此圖3-5 基極驅(qū)動(dòng)電路時(shí)的基極驅(qū)動(dòng)電流輻值跑電容未充滿電之前要低，構(gòu)成基極驅(qū)動(dòng)電流的后半部較平緩分，電阻、

30、是為了使開(kāi)關(guān)管處于微導(dǎo)通狀態(tài)。如果兩個(gè)開(kāi)關(guān)管、均處于關(guān)斷狀態(tài)，只有集電極電流的存在，而開(kāi)關(guān)管、的集電極漏電流、是不可能完全一致的，從而導(dǎo)致A點(diǎn)電壓不是位于中點(diǎn)電壓，有一個(gè)較大的誤差。這種情況下電路是沒(méi)有輸出的，這無(wú)疑降低了變壓器的輸出效率。如果有了分壓網(wǎng)終，能給開(kāi)關(guān)管、的基極提供電流、，并使褥=，在集電極上就有=而>>，>>。使得出于漏電流的不一致性導(dǎo)致對(duì)中點(diǎn)電位的影響微乎其微。A點(diǎn)電壓位于輸入電壓中點(diǎn)值。圖33中所示的脈沖信號(hào)是由驅(qū)動(dòng)變壓器產(chǎn)生。TL494脈寬調(diào)制器的8腳11腳為器件末級(jí)兩個(gè)輸出三極管的集電極輸出，分別和驅(qū)動(dòng)晶體管，經(jīng)過(guò)三極管放大之后，再驅(qū)動(dòng)變壓器。這

31、樣也實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電和弱電信號(hào)的隔離。圖中二極管、是射級(jí)自舉電路，是旁路電容。的次級(jí)輸出實(shí)際的波形如圖36所示，圖3-7是其初級(jí)波形示意圖。圖3-6 驅(qū)動(dòng)變壓器T1次級(jí)輸出波形圖3-7 驅(qū)動(dòng)變壓器T1初級(jí)波行開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的功率變換器形式很多，不同的功率變揆器電路，輸入功率變壓器的波形不同，其工作特點(diǎn)也不同。通常功率變壓器按工作狀態(tài)可分為以下兩類。2.雙端功率變壓器雙端功搴變壓器存全橋、半橋和推挽等形式。變壓器初級(jí)組在一個(gè)周期的正、負(fù)半周加上一個(gè)幅值和導(dǎo)通脈寬都楣同而方向相反的脈沖方波電壓。變壓器的初級(jí)繞組在正負(fù)半周的激勵(lì)電流大小相等、方向相反。因此變壓器磁芯中產(chǎn)生的磁通沿著交流磁滯網(wǎng)線對(duì)稱地上、下移動(dòng)

32、。如圖3-8所示。磁芯工作于整個(gè)磁滯回線上，在一個(gè)周期中，磁感應(yīng)強(qiáng)度從正最大值變化到負(fù)最大值，磁芯中的直流磁化分量基本為零。圖3-8 在交變磁化下的磁滯回線3.單端功率變壓器 單端功率變壓器有單管正激式、反激式、雙簧正激式及反激式等電路形式。變壓器初級(jí)繞組在一個(gè)周期內(nèi)加上一個(gè)單向的脈沖方波電壓，變壓器磁芯中磁通單向沿磁滯回線第一象限部分上下移動(dòng)，變壓器磁芯單向激勵(lì)，磁感應(yīng)強(qiáng)度在最大使到剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度之間變化。在選擇功率變壓器初、次級(jí)繞組導(dǎo)線線徑時(shí)，應(yīng)遵循導(dǎo)線直徑小于兩倍穿透深度的原則。當(dāng)導(dǎo)線要求的截面大于由穿透深度決定的最大有效直徑時(shí)，應(yīng)采用小直徑的多股導(dǎo)線并繞，尤其是副邊大電流繞組最好能采用

33、寬而扁的銅帶，寬度和變壓器磁芯窗13的高度接近，厚度則以穿透深度的兩倍來(lái)限制。3.1.3半橋變換器中功率變壓器參數(shù)的設(shè)計(jì)變壓器設(shè)計(jì)的一般要求磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流密度是變壓器在給定設(shè)計(jì)條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須給出的設(shè)計(jì)參數(shù)。當(dāng)電路形式、工作頻率、磁芯尺寸給出后，變壓器功率P與B和J的乘積成正比。其中：B工作磁感應(yīng)強(qiáng)度(T)；J電流密度(A)。當(dāng)變壓器尺寸一定時(shí)，B和J選得高一些，則某一給定的磁芯可輸出更高的功率，反之，為了得到某一給定的輸出功率，B和J選得高一些，變壓器的尺寸就可以小一些，因而可減小體積，減輕重量，降低成本。但是B和J的值提高會(huì)受到電性能各項(xiàng)技術(shù)要求的制約，例如，若B值過(guò)高，激磁電流過(guò)大

34、，造成波形畸變嚴(yán)重，會(huì)影響電路安全工作和輸出紋波增加；若J值過(guò)高，銅損增大，溫升將超過(guò)規(guī)定值。因此在確定磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流密度時(shí)，應(yīng)考慮電性能的要求和經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)條件。1.確定磁感應(yīng)強(qiáng)度B 它的設(shè)置必須考慮兩個(gè)問(wèn)題：當(dāng)輸入電壓達(dá)到設(shè)計(jì)最高值時(shí)磁芯不飽和；變壓器總損耗產(chǎn)生的溫升滿足設(shè)計(jì)要求。理論和實(shí)際表明，在給定的溫升條件下，當(dāng)磁芯損耗與銅線損耗耦等時(shí)，開(kāi)關(guān)電源變壓器輸出功率最大，同時(shí)要求確保磁芯不會(huì)飽和。設(shè)計(jì)時(shí)初選磁感應(yīng)強(qiáng)度可根據(jù)功率P(w)，工作頻率f(kHz)，平均溫升()，按照強(qiáng)59查出系數(shù)而，按式3-9計(jì)算工作磁感應(yīng)強(qiáng)度B= (3-9) 式中： B工作磁感應(yīng)強(qiáng)度（T） 磁感應(yīng)強(qiáng)度系數(shù) 磁性材

35、料最大工作磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）圖3-9 磁感應(yīng)強(qiáng)度系數(shù) 一般R2K鐵氧體磁芯，取0。3T；IJ851含金取0。5T；CO基非晶態(tài)合金，取06T。2. 計(jì)算變壓器銅耗根據(jù)溫升條件來(lái)確定變壓器總損耗，減去磁芯損耗就是銅耗，再根據(jù)銅耗來(lái)計(jì)算電流密度。計(jì)算銅耗應(yīng)在磁芯規(guī)格確定后進(jìn)行。 （3-10）式中：一變壓器鍋耗(W)；q一交壓器單位表面積所損耗的平均功率（W)；一變壓器表面積()；一在工作磁感應(yīng)強(qiáng)發(fā)積頻率下單位質(zhì)量的磁芯損耗(Wkg)；一磁芯質(zhì)量(kg)。3. 計(jì)算電流密度J按式3-11計(jì)算電流密度： （3-11）式中：Z銅耗因子，見(jiàn)式3-12。 銅線質(zhì)量(kg)，見(jiàn)式3-13 （3-12） （3-1

36、3）式中：一線圈平均匝長(zhǎng)(cm)； 一磁芯窗口面積()： 一銅線窗口占空系數(shù)。 雙極性開(kāi)關(guān)電源變壓器的具體設(shè)計(jì)：雙極性開(kāi)關(guān)電源變壓器有全橋、半橋、推挽等幾種。次級(jí)整流方式有全波整流和橋式整流。一般而言這幾種變換器開(kāi)關(guān)變壓器工作狀態(tài)類似普通的電源變壓器。設(shè)計(jì)方法如下: (1) 級(jí)繞組電壓幅值: （3-13）式中初級(jí)輸入額定電壓變壓器初幅值(V)；變壓器輸入直流電壓(V)；變壓器初級(jí)繞組電阻壓降和開(kāi)關(guān)晶體管導(dǎo)通電壓降(v)。(2) 次級(jí)繞組電壓幅值: （3-14）式中變壓器輸出電壓幅值(V)：變壓器次級(jí)負(fù)載直流電壓(V)；變壓器次級(jí)繞組電阻壓降和整流管壓降(V)。(3) 次級(jí)繞組峰值電流變壓器次級(jí)

37、繞組的峰值電流等于開(kāi)關(guān)電源的直流輸出電流 （3-15）式中: 變壓器次級(jí)峰值電流(A)；輸出直流電源(A)。(4) 次級(jí)電流有效值全波整流時(shí)有： （3-16）式中一次綴電流有效值(A)。(5) 初級(jí)繞組峰值電流 （3-17） 式中初級(jí)繞組峰值電流(A)。 (6) 初級(jí)電流有效值 對(duì)于半橋或橋式變換器而言，有 （3-18）式中初級(jí)電流有效值(A)。(7) 變壓器輸出功率 （3-19）式中變壓器輸出功率(W)。變壓器計(jì)算功率開(kāi)關(guān)電源變壓器工作時(shí)對(duì)磁芯所需的功率容量值為開(kāi)關(guān)電源變壓器計(jì)算功率。計(jì)算功率的大小取決于輸出功率及整流電路形式。由于雙極性開(kāi)關(guān)電源變壓器本身效率接近95以上，設(shè)計(jì)時(shí)可按1設(shè)定。

38、對(duì)于半橋式變換器、全波整流輸出而言，有計(jì)算功率如下計(jì)算式： （3-20）式中：包括整流元件在內(nèi)的變壓器負(fù)載功率(w)；不包括開(kāi)關(guān)元件和整流元件在內(nèi)，僅交壓器的效率。（8）確定所需磁芯結(jié)構(gòu)常數(shù) （3-21） 式中：Y變壓器所需磁芯結(jié)構(gòu)常數(shù)()； 根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇磁芯結(jié)構(gòu)常數(shù)，使得Y，查得變壓器散熱表面積等效截面積等磁芯參數(shù)。初級(jí)繞組匝數(shù) （3-22） 式中初級(jí)繞組匝數(shù)。 (9) 次級(jí)繞終匝數(shù) （3-23） （3-24） 式中:，.，一次級(jí)各繞組匝數(shù)。(10) 確定導(dǎo)線規(guī)格 （3-25） （3-26） 式中: 各繞組導(dǎo)線所需截面積()：各繞組導(dǎo)線直徑(mm)；各繞組有效電流(A)。計(jì)算所需導(dǎo)線直徑

39、時(shí)，應(yīng)考慮趨膚效應(yīng)的影響，當(dāng)直徑大于兩倍穿透深度時(shí)，應(yīng)盡可能采用多股導(dǎo)線并繞。采用n股導(dǎo)線并繞時(shí)，每股導(dǎo)線的直徑按下式計(jì)算： （3-27）式中：n導(dǎo)線股數(shù)；n股導(dǎo)線并繞時(shí)每股直徑。 (11) 損耗和溫升 開(kāi)關(guān)電源變壓器的損耗由繞組銅損耗和磁芯損耗兩部分組成。繞組銅損耗取決于繞組電流有效值和導(dǎo)線交流電阻。 （3-28） 式中:各繞組銅損耗(W)；各繞組交流電阻() (12) 變壓器總銅損耗： （3-29） 式中Pm一變壓器總銅耗。 而對(duì)于磁芯損耗，取決于磁感應(yīng)強(qiáng)度、工作頻率、電路工作狀態(tài)和所選用的磁性材料的性能。對(duì)于雙極性開(kāi)關(guān)變換器，磁芯損耗為： （3-30） 式中:磁芯損耗(W)； 在工作頻率

40、、工作磁感應(yīng)強(qiáng)度下單位質(zhì)量的磁芯損耗(Wkg) 磁芯質(zhì)量(kg)3.1.4半橋變換器中功率變壓器參數(shù)的設(shè)計(jì)結(jié)果1. 變壓器設(shè)計(jì)條件開(kāi)關(guān)頻率：f=50KHz輸入電壓：130V(130V-200V)輸出電壓：V01=36V，V02=12V輸出電流：Iol=8A，I02=3A最大占空比：D=0.4環(huán)境溫度： r=25允許平均溫升：=50磁芯材料的最大工作磁感應(yīng)強(qiáng)度：Bm=O.3T2 .變壓器參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果按照上一節(jié)所述順序，計(jì)算各參數(shù)得：次級(jí)電流有效值=536A,=2A初級(jí)繞組峰值電流=249A初級(jí)繞組電流有效值，=2.23A變壓器各繞組輸出功率=173W，=21.5W銅耗因子Z=2.35變壓器計(jì)算功

41、率P=468W所需磁芯結(jié)構(gòu)常數(shù)Y=1820.7x查表，選磁芯規(guī)格E140，=5675.465x，有效截面積=1.49 ，散熱表面積=52.5 ，平均匝長(zhǎng)=894cm。滿足Y。確定繞組匝數(shù)初級(jí)繞組匝數(shù)=22(匝)，=6(匝)，=2(匝)3.2 開(kāi)關(guān)電源PWM控制電路的設(shè)計(jì)圖3-10 內(nèi)部等效電路調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電源的占空比，可使輸出電壓基本上不隨負(fù)載變化或輸入電壓變化而變化。這種方法，實(shí)質(zhì)是對(duì)晶體管導(dǎo)通脈寬進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，稱為脈寬調(diào)制法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，選用了美國(guó)TI公司的脈寬調(diào)制控制器TL494。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。1.TL494的基本原理：TL494是一種脈寬調(diào)制型

42、開(kāi)關(guān)電源集成控制器，它的特點(diǎn)如下：(1) 推挽或單端輸出；(2) 最高工作頻率為300;(3) 內(nèi)部基準(zhǔn)電壓5V：(4) 輸入電壓4lV；(5) 較寬的工作溫度范圍：TL494I為4085，TL494C為20一85。圖3-11 TL494管腳分配圖其內(nèi)部等效電路如圖3一10所示。它由鋸齒波發(fā)生器、D觸發(fā)器、比較器l和2、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。管腳分配如圖511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：腳8、9和腳11、10分別為兩個(gè)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)晶體管的集電極發(fā)射極，通過(guò)它們發(fā)出的脈沖可

43、以控制變換器開(kāi)關(guān)管的交替導(dǎo)通。腳1 3為輸出狀態(tài)控制端，當(dāng)腳13為低電平時(shí)，兩個(gè)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)晶體管同時(shí)導(dǎo)通或截止，此時(shí)只能控制變換器的一個(gè)開(kāi)關(guān)管，就形成單端輸出；當(dāng)腳13為高電平時(shí)，就可推挽輸出。TL494在工作時(shí)，其工作頻率僅取決于外接在鋸齒波發(fā)生器上的定時(shí)元件和。的數(shù)值，一旦定時(shí)元件固定后，TL494輸出信號(hào)的工作頻率也就固定不變了。一般通過(guò)腳5、6分別接定時(shí)元件和。鋸齒波發(fā)生器啟振后，該鋸齒波在片內(nèi)分別被送到比較器1和2的同相輸入端。一般開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)壓控制、過(guò)流保護(hù)控制、過(guò)壓保護(hù)控制等采樣電壓是加在誤差放電器的同相輸入端(腳1或16)或死區(qū)控制輸入端(腳4)的。因此，在片內(nèi)誤差放大器的輸出電

44、平與鋸齒波在比較器2中進(jìn)行比較，而死區(qū)控制電平與鋸齒波在比較器1中進(jìn)行比較，二者的輸出分別得到一串具有一定寬度的矩形脈沖。它們同時(shí)送門電路，經(jīng)D觸發(fā)器分頻后，再經(jīng)相應(yīng)的門電路去控制TL494內(nèi)部的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)三極管交替導(dǎo)通和截止，通過(guò)腳8和腳11向外輸出相位相差180度的脈寬控制脈沖。工作波形如圖3一12所示。由上可知，若TL494片內(nèi)的兩個(gè)誤差放大器的反相輸入端(腳2和腳15)的參考電位一定，當(dāng)它們的同相輸入端電平升高時(shí)，則可使片內(nèi)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)三極管輸出的脈寬調(diào)制控制脈沖的寬度變窄；反之，可使脈沖寬度變寬。另外，當(dāng)死區(qū)控制端的電位高于C，上的電壓時(shí)，片內(nèi)的兩個(gè)晶體管截止；當(dāng)死區(qū)控制端電位不斷下降時(shí)

45、，則可使兩個(gè)驅(qū)動(dòng)晶體管輸出的脈寬調(diào)制脈沖寬度增加。實(shí)際中多應(yīng)用TL494的內(nèi)部基準(zhǔn)電源向外提供+5V基準(zhǔn)參考電壓，再通過(guò)設(shè)置不同的電阻分壓器來(lái)為兩個(gè)誤差放大器的反相輸入端提供參考電位。 圖 3-12 TL494各管腳工作波形圖3-13 TL494外圍電路設(shè)計(jì)如圖3一13所示，TL494的外圍電路的設(shè)計(jì)比較固定，這里分幾個(gè)部分簡(jiǎn)單介紹。1.軟啟動(dòng)保護(hù)：由前面的介紹可知，TL494的4腳是芯片的死區(qū)控制端。該腳上的落地電阻。還有跨接在14腳(內(nèi)部基準(zhǔn)電源端)之間的電容。在開(kāi)機(jī)時(shí)，落地電阻上沒(méi)有電流流過(guò)，上無(wú)電壓。隨著輸入電源給電容。的充電。上開(kāi)始流過(guò)電流，即4腳上開(kāi)始建立一定的電壓，片予開(kāi)始工作。

46、這就是軟啟動(dòng)?？梢?jiàn)，充電電容。的值決定了軟稿動(dòng)的快慢。越大，軟啟動(dòng)過(guò)程越短。而死區(qū)時(shí)間的大小由落地電阻上的電壓決定，該值越高，死區(qū)時(shí)間越長(zhǎng)。2.限流輸出開(kāi)關(guān)電源輸出電壓電流穩(wěn)定是一個(gè)很重要的要求。TL494提供的內(nèi)部基準(zhǔn)電源和兩個(gè)誤差放電器可以很方便的實(shí)現(xiàn)這些功能。在我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)里，在基準(zhǔn)電源14腳和變壓器輸出地端之間連接了電阻和可調(diào)電阻。電流誤差放電器的反相輸入端15腳接在兩個(gè)電阻之間，因此可調(diào)電阻上的電壓就是15腳的電壓。而相同端16腳則通過(guò)一個(gè)的限流電阻和變壓器地端相連。電阻R約50K，可調(diào)電阻約lK，在空載或允許輸出電流值之內(nèi)，16腳電壓總是低于15腳電壓，也就是說(shuō)電流誤差放大器總輸

47、出為0，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)三極管輸出固定寬度的脈沖，電源輸出限定的電流值。如果輸出電滾過(guò)高，則16腳上(限流電阻)的電壓高于15腳，放大器輸出高電平，降低驅(qū)動(dòng)三極管輸出PWM脈寬，從而調(diào)節(jié)輸出電流值，使之在限定值之內(nèi)。調(diào)節(jié)可調(diào)電阻的值，可以調(diào)節(jié)最大輸出電流。3.電壓穩(wěn)定輸出同限流保護(hù)類似，電壓穩(wěn)定措施也是利用了內(nèi)部電壓誤差放大器和輸出電壓之間構(gòu)成的負(fù)反饋。如圖57所示，14腳電壓經(jīng)電阻、分壓接到電壓誤差放大器的反相輸入端2腳，比如均壓值25V：同相輸入端接輸出電壓的反饋電路中，反饋支路由R。R。以及可調(diào)電阻VR組成。當(dāng)輸出電壓在允許電壓值之內(nèi)時(shí)，誤差放大器沒(méi)有輸出，驅(qū)動(dòng)晶體管輸出固定占空比的脈沖信號(hào)；一

48、旦輸出過(guò)電壓，反饋到l腳的電壓高于2腳電壓，則放大器輸出高電平，降低驅(qū)動(dòng)晶體管輸出脈沖的占空比，可以使輸出電壓穩(wěn)定。調(diào)節(jié)可調(diào)電阻可以調(diào)節(jié)最高輸出電壓。因此本充電系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一定幅度之內(nèi)的變電流變電壓充電，適應(yīng)不同的蓄電池。4.其他5、6分別接定時(shí)元件和，構(gòu)成三角波振蕩器，其中=22，=1000PF。三角波振蕩頻率為：f=12Rc()。3腳和1 5腳之間、3腳和2腳之間的RC網(wǎng)絡(luò)都是濾波電路，分別根據(jù)電容電阻設(shè)定值去除相應(yīng)的頻段的干擾。13腳直接接到14腳(5V基準(zhǔn)電壓)，使兩個(gè)驅(qū)動(dòng)晶體管工作于推挽輸出方式。芯片內(nèi)驅(qū)動(dòng)晶體管射級(jí)9、10腳接地，集電極8、11腳輸出分別驅(qū)動(dòng)外部電路中的晶體管、，放

49、大進(jìn)而輸出給驅(qū)動(dòng)變壓器，激勵(lì)主開(kāi)關(guān)管、。3.3 輔助電源部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)圖3-14 輔助電源部分電路設(shè)計(jì)主電路開(kāi)始工作后，輸入電壓經(jīng)過(guò)雙n型濾波電路以及全橋整流之后，送入由、，等構(gòu)成的半橋式變換器中，開(kāi)關(guān)管口、在TL494的控制下，兩管交替導(dǎo)通截止，將直流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電，高頻振蕩電壓由變壓器乃副繞組分兩路輸出。如圖3-3所示，一路由MA651、R12、R13、C5、C6整流濾波，經(jīng)輸出濾波電感、電容易組成的LC濾波電路濾波得到約36V直流電壓供給充電、放電回路，給蓄電池進(jìn)行充電：另外一路由195，96、E5、E6、R14整流濾波得到約1 2V直流電壓。這一路輸出又分為兩路，一支路供給脈沖寬度調(diào)制器TL494專用。其中E5、E6、R14是RC濾波電路，用于改善輸出電壓的波形和穩(wěn)定性；另外一支路作為一穩(wěn)壓電源L7805C(POSITIVE VOLTAGE REGULATORS)的輸入電源，輸出高精度5V電壓。L7805C在很寬的輸入電壓(比如7-2