基于單片機(jī)的電動車智能充電器的設(shè)計說明

1、TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc31205 中文摘要： PAGEREF _Toc31205 2 HYPERLINK l _Toc30516 前言 PAGEREF _Toc30516 3 HYPERLINK l _Toc7369 第一章充電器原理 PAGEREF _Toc7369 4 HYPERLINK l _Toc30128 1.1 電池與充電技術(shù) PAGEREF _Toc30128 4 HYPERLINK l _Toc26485 1.2 密封鉛酸蓄電池的充電特性 PAGEREF _Toc26485 4 HYPERLINK l _Toc20585 1.3 充電器的充

2、電原理 PAGEREF _Toc20585 5 HYPERLINK l _Toc32687 1.3.1 電池充電的理論基礎(chǔ) PAGEREF _Toc32687 5 HYPERLINK l _Toc1190 1.3.2 充電器工作原理 PAGEREF _Toc1190 7 HYPERLINK l _Toc2522 第二章 總體設(shè)計 PAGEREF _Toc2522 9 HYPERLINK l _Toc6313 2.1 系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc6313 9 HYPERLINK l _Toc16616 2.2 方案策略 PAGEREF _Toc16616 9 HYPERLINK l _To

3、c31313 第三章硬件電路設(shè)計 PAGEREF _Toc31313 11 HYPERLINK l _Toc26391 3.1 整體電路設(shè)計 PAGEREF _Toc26391 11 HYPERLINK l _Toc1908 3.2 芯片介紹 PAGEREF _Toc1908 11 HYPERLINK l _Toc7490 3.2.1 LM358雙運(yùn)放 PAGEREF _Toc7490 11 HYPERLINK l _Toc13911 3.2.2 UC3842單管開關(guān)電源 PAGEREF _Toc13911 12 HYPERLINK l _Toc24077 3.2.3 EL817 光耦 PAG

4、EREF _Toc24077 13 HYPERLINK l _Toc18105 3.2.4 場效應(yīng)管 K1358 PAGEREF _Toc18105 14 HYPERLINK l _Toc831 3.3 電動車充電器原理及各部件功能概述 PAGEREF _Toc831 15 HYPERLINK l _Toc26685 15示意圖 PAGEREF _Toc26685 HYPERLINK l _Toc12028 圖 3.5 充電器示意圖 PAGEREF _Toc12028 15 HYPERLINK l _Toc26952 3.3.2 各組件作用概述 PAGEREF _Toc26952 15 HYP

5、ERLINK l _Toc32702 3.4 功能模塊電路設(shè)計 PAGEREF _Toc32702 16 HYPERLINK l _Toc22909 3.4.1 首次上電啟動 PAGEREF _Toc22909 16 HYPERLINK l _Toc27975 3.4.2 UC3842第二電路 PAGEREF _Toc27975 16 HYPERLINK l _Toc9608 3.4.3 第三路LM358（雙運(yùn)放）電路 PAGEREF _Toc9608 17 HYPERLINK l _Toc24024 3.5 電動汽車充電器改進(jìn)計劃 PAGEREF _Toc24024 20 HYPERLINK

6、 l _Toc7641 3.5.1 增加充滿電聲音提示電路 PAGEREF _Toc7641 20 HYPERLINK l _Toc15991 3.5.2 添加冷卻風(fēng)扇 PAGEREF _Toc15991 21 HYPERLINK l _Toc10349 第 4 章 總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc10349 22 HYPERLINK l _Toc32265 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc32265 23 HYPERLINK l _Toc7662 至 PAGEREF _Toc7662 24電動汽車智能充電器的設(shè)計與應(yīng)用中文摘要：本設(shè)計介紹了充電器對蓄電池充電的一般原理，基于閥控式蓄電池

7、氧循環(huán)的設(shè)計理念，研究了各種充電方式對鉛酸蓄電池壽命的影響。針對電池充電過程中的各種問題，分析了各種充電方式存在的問題，提出了一種可實(shí)現(xiàn)鉛酸電池四段慢脈沖充電的智能充電器設(shè)計方案。控制開關(guān)電源的脈沖頻率和占空比，從而調(diào)節(jié)充電電流和電壓，實(shí)現(xiàn)電池的分級慢脈沖充電。該方案不僅可以實(shí)現(xiàn)快速充電，還可以減少放氣、消除硫化、進(jìn)行均衡充電，從而大大延長鉛酸蓄電池的使用壽命。關(guān)鍵詞：慢脈沖充電；電池;充電器;前言以動力電池為動力的電動汽車被認(rèn)為是21世紀(jì)的綠色工程，它的出現(xiàn)將汽車工業(yè)的發(fā)展帶入了一個新的領(lǐng)域。目前電動汽車的電機(jī)、控制器和車身三大部件在理論和技術(shù)上都比較成熟，而另外兩大部件電池和充電器的發(fā)展還

8、不能滿足電動汽車的要求。電動汽車。技術(shù)難題有待解決，已成為影響電動汽車發(fā)展的瓶頸。目前我國電動車用動力電池多為鉛酸電池，主要是因為鉛酸電池具有技術(shù)成熟、成本低、電池容量大、跟隨負(fù)載輸出特性好、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。 .當(dāng)然，也有一些高性能電池，比如鋰電池、燃料電池等。鋰離子電池電動汽車已經(jīng)投入試運(yùn)行，第二代燃料電池汽車“超越2號”研制成功由該公司在2004年5月的國際氫能大會上也亮相，但并未得到廣泛推廣和應(yīng)用。 .鉛酸蓄電池具有價格低廉、供電可靠、電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國防、通訊、鐵路、交通、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門。近年來，全密封免維護(hù)鉛酸蓄電池具有密封性好、不漏液、無污染等優(yōu)點(diǎn)，可以保證人體和各種用

9、電設(shè)備的安全，不需要任何維護(hù)。在整個生命周期，從而揭開鉛酸電池。發(fā)展史上翻開新的一頁。眾所周知，免維護(hù)電池一般用作通訊設(shè)備的備用電源。許多電子設(shè)備必備的不間斷電源系統(tǒng)（UPS）也離不開免維護(hù)電池。免維護(hù)電池。但由于充電方式不正確，充電技術(shù)無法適應(yīng)免維護(hù)電池的特殊需求，導(dǎo)致電池難以達(dá)到規(guī)定的循環(huán)壽命。雖然近年來電池本身的技術(shù)有了長足的進(jìn)步，但作為其能量補(bǔ)充的充電器發(fā)展非常緩慢，傳統(tǒng)的常規(guī)充電時間過長，快充技術(shù)還沒有完全解決，嚴(yán)重制約了電動汽車的發(fā)展。因此，根據(jù)時代的發(fā)展和要求，設(shè)計了一種目前市場上流行的充電器方式，也是一種技術(shù)成熟的設(shè)計。采用UC3842驅(qū)動場效應(yīng)管和LM358雙運(yùn)放電路的單管開

10、關(guān)電源設(shè)計智能充電器。 .第一章充電器原理1.1 電池及充電技術(shù)針對以水為溶劑的鉛酸、鎳鎘、鎳氫三種電解液電池，為了使用安全、方便、壽命長、免維護(hù)，在全國幾代化工電力工作者的不懈努力下世界，終于從大量的實(shí)驗中，找到了“部分氧循環(huán)”的理論機(jī)理，使三類電池的所有充放電反應(yīng)都可以在精心設(shè)計的環(huán)境中反復(fù)安全地進(jìn)行帶閥門控制的密封容器。也就是說，電池在充電和過充過程中，正極析出的氧到達(dá)負(fù)極后，可以被負(fù)極吸收和還原，關(guān)系為i(O 2析出)=i （O 2減少）。在放電過程中，不會造成電解液中水分的流失，從而保證電池的循環(huán)壽命和充電的安全。1.2 密封鉛酸電池的充電特性電池充電通常完成兩個任務(wù)，一是盡快將電池

11、恢復(fù)到額定容量，二是用小電流給電池充電，以補(bǔ)充電池因自放電而損失的能量，以維持電池的額定容量。在充電過程中，鉛酸蓄電池負(fù)極板上的硫酸鉛逐漸析出鉛，正極板上的硫酸鉛逐漸生成二氧化鉛。當(dāng)正負(fù)極板上的硫酸鉛完全形成鉛和二氧化鉛時，電池開始發(fā)生過充電反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣和氧氣。這樣，在未密封的電池中，電解液中的水分會逐漸減少。在密封的鉛酸電池中，氫和氧可以在中等充電率下重新結(jié)合成水。過度充電開始的時間與充電速率有關(guān)。當(dāng)充電率大于C/5時，在電池容量恢復(fù)到額定容量的80%之前就開始過充電反應(yīng)。只有當(dāng)充電率小于C/100時，電池容量恢復(fù)到100%后才會發(fā)生過充反應(yīng)。為了將電池容量恢復(fù)到100%，必須內(nèi)容一定的過

12、充電反應(yīng)。過充電反應(yīng)發(fā)生后，單體電池的電壓迅速上升。達(dá)到一定值后，上升率下降，然后電池電壓開始緩慢下降?？梢钥闯?，在電池充滿電后，保持電容的最佳方法是在電池組兩端加一個恒定電壓。在浮充電壓下，充電電流應(yīng)該能夠補(bǔ)充電池因自放電而損失的能量。浮充電壓不宜過高，以免因嚴(yán)重過充而縮短電池壽命。在適當(dāng)?shù)母〕潆妷合?，密封鉛酸蓄電池的壽命可達(dá)10年以上。實(shí)踐證明，當(dāng)實(shí)際浮充電壓與規(guī)定浮充電壓相差5%時，免維護(hù)蓄電池的使用壽命將縮短一半。鉛酸蓄電池的電壓具有負(fù)溫度系數(shù)，其單體電池值為-4mV/。普通（無溫度補(bǔ)償）充電器，在環(huán)境溫度為 25C 時可以正常工作。當(dāng)環(huán)境溫度降至 0C 時，電池?zé)o法充滿電。當(dāng)環(huán)境溫度

13、升至 50C 時，電池將嚴(yán)重過度充電。充電，縮短壽命。因此，為了保證電池能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)充滿電，充電器的各種轉(zhuǎn)換電壓必須隨電池電壓的溫度系數(shù)而變化。1.3 充電器的充電原理1.3.1 電池充電的理論基礎(chǔ)理論和實(shí)踐證明，電池的充放電是一個復(fù)雜的電化學(xué)過程。一般來說，充電過程中充電電流隨時間呈指數(shù)下降，不可能恒流或恒壓自動充電。充電過程中影響充電的因素很多，比如電解液的濃度、極板活性物質(zhì)的濃度、環(huán)境溫度等，都會造成充電的很大差異。由于放電狀態(tài)、使用和儲存期限的不同，即使是同類型、同容量的同一種電池，也可以進(jìn)行不同的充電。 1960年代中期，美國科學(xué)家馬斯對開放式電池的充電過程進(jìn)行了大量的實(shí)驗

14、研究，并在最小氣體輸出率的前提下，提出了電池可接受的充電曲線，如圖1所示。 實(shí)驗表明如果充電電流按照這條曲線變化，可以大大縮短充電時間，而且不會影響電池的容量和壽命。原則上，這條曲線稱為最佳充電曲線，確立了快速充電方法的研究方向。圖 1.1最佳充電曲線從圖 1.1可以看出，初始充電電流很大，但衰減很快。主要原因是充電過程中出現(xiàn)極化現(xiàn)象。密封電池在充電過程中，部分會產(chǎn)生氧氣和氫氣。當(dāng)氧氣不能被及時吸收時，就會在正極板上積聚（正極板產(chǎn)生氧氣），使電池部分壓力升高，電池溫度升高，同時正極收縮。顯示電阻上升的極板區(qū)域發(fā)生所謂的極化。電池是可逆的。其充放電的化學(xué)反應(yīng)式如下：P b O 2 +P b +2

15、H 2 SO 4 2P b SO 4 +2H 2 O (1)顯然，充電過程和放電過程互為逆反應(yīng)?？赡孢^程是熱力學(xué)平衡過程。為了保證電池始終能在均衡狀態(tài)下充電，流過電池的電流必須盡可能小。理想的條件是外加電壓等于電池本身的電動勢。但實(shí)踐表明，電池充電時，外加電壓必須提高到一定值，該值由于電極材料、電極等各種因素的差異，不同程度地超過了電池的平衡電動勢值。溶液濃度。在化學(xué)反應(yīng)中，電動勢超過熱力學(xué)平衡值的現(xiàn)象就是極化現(xiàn)象。一般來說，產(chǎn)生極化現(xiàn)象的原因有三個。1）在歐姆極化充電過程中，正負(fù)離子向兩極遷移。在離子遷移過程中，不可避免地要承受一定的電阻，稱為歐姆電阻。為了克服這種阻力，必須施加額外的電壓來

16、克服阻力以促進(jìn)離子遷移。該電壓被熱傳遞到環(huán)境中，即發(fā)生所謂的歐姆極化。隨著充電電流的急劇增加，歐姆極化會導(dǎo)致電池在充電過程中溫度升高。2）當(dāng)濃集極化電流流過電池時，為了維持正常的反應(yīng)，理想的情況是電極表面的反應(yīng)物能及時補(bǔ)充，產(chǎn)物能及時離開。事實(shí)上，產(chǎn)物和反應(yīng)物的擴(kuò)散速率遠(yuǎn)小于化學(xué)反應(yīng)速率，導(dǎo)致極板附近的電解液濃度發(fā)生變化。即從電極表面到中間溶液的電解液濃度分布不均勻。這種現(xiàn)象稱為濃差極化。3) 電化學(xué)極化 這種極化是由電極上的電化學(xué)反應(yīng)速度滯后于電極上電子運(yùn)動的速度引起的。例如，電池負(fù)極放電前，電極表面帶負(fù)電荷，附近溶液帶正電荷，兩者處于平衡狀態(tài)。放電時，電子立即釋放到外部電路中。電極表面負(fù)電

17、荷減少，金屬溶解的氧化反應(yīng)進(jìn)行緩慢Me-eMe+，不能補(bǔ)充電極表面電子的減少，電極表面帶電狀態(tài)發(fā)生變化。這種減少表面負(fù)電荷的狀態(tài)促使金屬中的電子離開電極，金屬離子Me+轉(zhuǎn)移到溶液中，加速了Me-eMe+反應(yīng)?？倳幸粋€時刻達(dá)到新的動態(tài)平衡。但與放電前相比，電極表面的負(fù)電荷數(shù)減少，相應(yīng)的電極電位變?yōu)檎＜措娀瘜W(xué)極化電壓變高，嚴(yán)重阻礙了正常的充電電流。同樣，當(dāng)電池的正極放電時，電極表面的正電荷數(shù)減少，電極電位變?yōu)樨?fù)值。這三種極化現(xiàn)象都隨著充電電流的增加而嚴(yán)重。1.3.2 充電器工作原理目前，電動自行車主要由鉛酸電池供電。鉛酸電池的主要優(yōu)點(diǎn)是：電池容量大、價格低、無記憶效應(yīng)；但缺點(diǎn)是：體積大，重量重

18、，不能過充或過放。根據(jù)鉛酸電池的上述特點(diǎn)，鉛酸電池的充電過程一般分為涓流充電-快充-均充-浮充四個階段1、2，如圖1.2所示圖1.2鉛酸蓄電池所需的充電電壓和電流曲線每次充電之間的時間將根據(jù)充電前的剩余電池電量而有所不同。(1) 涓流充電如果電池在充電初期處于深度放電狀態(tài)，為了避免給電池過大的充電電流造成熱失控，微處理器會監(jiān)測電池的電壓以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的小電流涓流充電。電池。在涓流充電階段，電池電壓開始上升，當(dāng)電池電壓上升到可以接受大電流充電的閾值時，就會切換到快速充電階段。(2) 快速充電此階段為大電流恒流充電，電池電壓迅速上升。當(dāng)電壓上升到均衡電壓閾值時，進(jìn)入均衡階段。(3) 均等充電此階段為恒

19、壓充電，可快速恢復(fù)電池容量。這時充電電流逐漸減小，當(dāng)電流下降到某個固定值時，自動切換到浮充。(4) 浮充該階段主要用于補(bǔ)充電池自放電所消耗的能量，標(biāo)志著充電過程的結(jié)束。第二章總體設(shè)計方案2.1 系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)課題要求，系統(tǒng)采用開關(guān)電源，以脈沖電流的方式實(shí)現(xiàn)充電的目的。市電送來的220V交流電經(jīng)過整流濾波后，通過脈沖變壓器降壓給蓄電池充電。對系統(tǒng)信號進(jìn)行采樣控制，將充電電壓和電流信號反饋給PWM信號發(fā)生器，PWM信號發(fā)生器控制開關(guān)的通斷占空比，完成充電。當(dāng)電池電壓達(dá)到額定值時，電池充滿電?？刂崎_關(guān)，斷開電源，停止充電。2.2 方案策略使用 UC3842 等 PWM 信號發(fā)生器實(shí)現(xiàn)的解決方案。電池充

20、電時，電壓電流采樣電路對電池的電壓電流信號進(jìn)行采樣。經(jīng)過各種處理后，采樣的信號分別被送到PWM信號發(fā)生器的電壓和電流反饋引腳。 PWM 信號發(fā)生器分析反饋的電壓和電流信號，然后調(diào)整 PWM 輸出信號的占空比。這個PWM信號被送到開關(guān)電源的開關(guān)管，從而在一個周期內(nèi)調(diào)節(jié)開關(guān)管關(guān)斷和導(dǎo)通的時間，即高頻變壓器的通斷時間為控制，從而實(shí)現(xiàn)對高頻變壓器輸出電壓和電流的控制。尺寸。這種方式是目前市面上充電器比較流行的一種方式，也是一種非常成熟的方式。該方案的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡單成熟，具有多年實(shí)踐經(jīng)驗，所需元器件少，成本低。以下2.1框圖：高頻變壓器高頻變壓器蓄電池PWM波形發(fā)生器電流電壓反饋圖 2.1 方案框圖第三

21、章硬件電路設(shè)計3.1 電路總體設(shè)計圖 3.1 電路整體設(shè)計框圖圖3.1來自市電的 220V 交流二通濾波器，用于抑制干擾和整流濾波，得到 300V 左右的直流電源，送入高頻脈沖變壓器。高頻變壓器次級繞組的輸出電壓為48V給電池充電。電壓和電流在電池出口分別采樣，采樣后的信號送入低通濾波器，濾除諧波的干擾。用UC3842驅(qū)動場效應(yīng)管的單管開關(guān)電源，然后輸出PWM波形的頻率和占空比，配合LM358雙運(yùn)放實(shí)現(xiàn)階段充電模式。3.2 芯片介紹3.2.1 LM358雙運(yùn)放LM358 部分包含兩個獨(dú)立的高增益、部分頻率補(bǔ)償?shù)碾p路運(yùn)算放大器，適用于寬電源電壓范圍的單電源使用，也可用于雙電源工作模式。在推薦的工

22、作條件下，電源電流等于 電源電壓無關(guān)緊要。它用于檢測放大器、直流增益模塊和其他運(yùn)算放大器可由單電源供電的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)如圖3.2所示；特點(diǎn)：部分頻率補(bǔ)償高直流電壓增益（約100db）統(tǒng)一增益帶寬（約 1mhz）電源電壓寬度：單電源（3-30V）雙電源（+-1.5-+-15v）低功耗電流，適合電池供電低輸入偏置電流低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流共模輸入電壓外殼，包括接地差模輸入電壓范圍，等于電源電壓范圍大輸出電壓擺幅（0 至 vcc-1.5V）圖 3.2 LM358 引腳圖3.2.2 UC3842單管開關(guān)電源圖 3.3 UC3842 引腳圖 1腳COMP是誤差放大器的輸出端，通常在該腳和2腳之間連接一個反

23、饋網(wǎng)絡(luò)來決定誤差放大器的增益和頻率響應(yīng)。2腳VFB為反饋電壓輸入端。該引腳與誤差放大器同向輸入端的參考電壓（通常為+2.5V）進(jìn)行比較，產(chǎn)生控制電壓，控制脈沖寬度。 3腳ISENSE為電流感應(yīng)端。在外圍電路中，在功率開關(guān)管（如VMos管）的源極串聯(lián)一個小阻值采樣電阻，將脈沖變壓器的電流轉(zhuǎn)換成電壓，送至3腳控制脈沖寬度。此外，當(dāng)電源電壓異常時，功率開關(guān)管的電流增大。當(dāng)采樣電阻上的電壓超過1V時，UC3842停止輸出，有效保護(hù)了功率開關(guān)管。4腳RT/CT為定時端。鋸齒波振蕩器連接到定時電容C和定時電阻R的公共端。 5 腳 GND 接地。6腳OUT為輸出端，該腳為圖騰柱輸出，驅(qū)動能力為1A。這種圖騰

24、柱結(jié)構(gòu)有利于被驅(qū)動功率管的關(guān)斷，因為當(dāng)晶體管VT1關(guān)斷時，VT2導(dǎo)通，在功率管關(guān)斷時提供一個低阻抗反向電流提取回路，加速導(dǎo)通關(guān)掉功率管。 7腳Vcc為電源。當(dāng)電源電壓低于+16V時，UC3824不工作，功耗在1mA以下。輸入電壓可以通過一個大阻值電阻從高壓降壓中獲得。芯片工作后，輸入電壓可在+10+30V之間波動，低于+10V時停止工作。工作時功耗約為15mA，此電流可通過反饋電阻提供。8腳VREF為參考電壓輸出，可輸出精確的+5V參考電壓，電流可達(dá)50mA。3.2.3 EL817光耦為了隔離輸入和輸出電信號，光耦一般由光發(fā)射、光接收和信號放大三部分組成。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），

25、使其發(fā)出一定波長的光，被光電探測器接收，產(chǎn)生光電流，進(jìn)一步放大后輸出。這樣就完成了電-光-電轉(zhuǎn)換，從而起到了輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦的輸入和輸出相互隔離，電信號傳輸具有單向特性，因此具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。并且由于光耦的輸入端是低阻元件，工作在電流模式，具有很強(qiáng)的共模抑制能力。它主要利用“光”鏈路通過電-光-電的轉(zhuǎn)換來完成隔離功能，因為光信號的傳輸不受電場和磁場的干擾，可以有效地隔離電信號和提高電路的抗干擾能力。組成如圖3.4所示：圖 3.4 EL817 結(jié)構(gòu)圖3.2.4 場效應(yīng)管 K1358功能：場效應(yīng)管可用于放大。由于場效應(yīng)管放大器的輸入阻抗很高，耦合電容可以有很小的容量

26、，不需要使用電解電容。 FET 可用作電子開關(guān)。場效應(yīng)管阻抗的高輸入非常適合阻抗變換。常用于多級放大器的輸入級進(jìn)行阻抗變換。場效應(yīng)晶體管可用作可變電阻器。場效應(yīng)晶體管可以很容易地用作恒流源。其分類：場效應(yīng)晶體管分為結(jié)型和絕緣柵型（MOS）兩大類。根據(jù)溝道材料：結(jié)型和絕緣柵型，有N溝道和P溝道兩種。按導(dǎo)電方式分：耗盡型和增強(qiáng)型，結(jié)型場效應(yīng)管都是耗盡型，絕緣柵型場效應(yīng)管既是耗盡型又是增強(qiáng)型。主要參數(shù)：Idss飽和漏源電流。它是指結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應(yīng)晶體管中柵極電壓UGS=0時的漏源電流。上夾斷電壓。它是指在結(jié)型或耗盡型絕緣柵場效應(yīng)晶體管中，漏極和源極剛截止時的柵極電壓。Ut開啟電壓。它是指增強(qiáng)

27、型絕緣柵場效應(yīng)晶體管中漏極和源極剛導(dǎo)通時的柵極電壓。gM-跨導(dǎo)。是柵源電壓UGS控制漏極電流ID 的能力，即漏極電流ID 的變化量與柵源電壓UGS 的變化量之比。 gM 是衡量 FET 放大能力的重要參數(shù)。BVDS 漏源擊穿電壓。是指在柵源電壓UGS恒定時，場效應(yīng)管所能承受的最大漏源電壓。這是一個限制參數(shù)，施加在 FET 上的工作電壓必須小于 BVDS 。PDSM最大耗散功率也是一個限制參數(shù)，是指在場效應(yīng)管性能不惡化時內(nèi)容的最大漏源耗散功率。使用時，場效應(yīng)管的實(shí)際功耗應(yīng)小于PDSM，并留有一定的余量。IDSM -最大漏源電流。它是一個限制參數(shù)，是指場效應(yīng)管正常工作時，漏極和源極之間內(nèi)容通過的最

28、大電流。 FET 的工作電流不應(yīng)超過 IDSM。3.3 電動車充電器原理及各部件功能概述3.3.1 充電器示意圖圖 3.5 充電器示意圖3.3.2 各組件作用概述220v交流電經(jīng)T0濾波抑制干擾，D1整流成脈動直流，再經(jīng)C11濾波形成300V左右的直流電。 U1是TL3842脈寬調(diào)制集成電路。 5腳為電源負(fù)極，7腳為電源正極，6腳為脈沖輸出，直接驅(qū)動場效應(yīng)管Q1（K1358）。 . 2腳為電壓反饋，可以調(diào)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，具有三種功能。首先是將高壓脈沖轉(zhuǎn)換為低壓脈沖。二是隔離高壓，防止觸電。三是為uc3842提供工作電源。 D4為

29、高頻整流管（16A60V），C10為低壓濾波電容，D5為12V穩(wěn)壓二極管，U3（TL431）為精密基準(zhǔn)電壓源，配合U2（光耦4N35）自動調(diào)節(jié)充電器電壓。調(diào)節(jié)w2（微調(diào)電阻）可以微調(diào)充電器的電壓。 D10 是電源指示燈。 D6是充電指示燈。 R27為電流采樣電阻（0.1歐，5w）。改變W1的阻值可以將充電器的拐點(diǎn)電流（200-300毫安）調(diào)整為浮充。3.4 功能模塊電路設(shè)計3.4.1 首次上電啟動圖 3.6 整流電路圖 3.6：市電發(fā)出的 220V 交流電通過 T0 雙向濾波器。接通電源時，通過雙向濾波器送到D1整流電路。到達(dá)C11濾波電容后，形成300V左右的電壓。該電壓一直加載到 T1。到

30、 Q1。3.4.2 UC3842之二電路圖 3.7 UC3842 電路圖 3.7 第二路：300V 的直流電壓通過 R5、C8、C3 為 PWM 集成電路 U1 的第 7 腳提供啟動電壓。 ，集成電路開始工作）強(qiáng)制U1啟動，6腳輸出PWM脈沖，Q1開始工作，電流通過R25到地，三個腳為最大限流，通過R23，R3，到R25，調(diào)節(jié)R25的阻值調(diào)節(jié)充電器電流的最大電流。同時，T1變壓器的次級線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓，通過D3和R12為U1提供可靠的電源。 T1輸出線圈的電壓經(jīng)D4高頻整流管和低壓濾波電容C10整流濾波，提供穩(wěn)定的工作電壓。這個電壓一路通過D7（D7起到防止電池電流回流到充電器的作用）給電池充

31、電。四腳分別接振蕩電阻R1和振蕩電容C1，決定U1的振蕩頻率。3.4.3 第三LM358（雙運(yùn)放）電路圖 3.8 LM358 電路從圖3.8：LM358有第二個電路得到一個穩(wěn)定的電壓流入R14，然后通過R14、D5、C9分析第三個電路（運(yùn)放第1腳為電源地，第8腳為電源)及其外圍電路提供12V工作電源。 D9為LM358提供參考電壓，經(jīng)R26和R4分壓后到達(dá)LM358A/B的第二、五腳。正常充電時，R27電流采樣電阻的上端有0.15-0.18V左右的電壓，這個電壓一路通過R17加載到LM358A的第三腳，從一個腳送出一個高電壓，這電壓一路經(jīng)過R18，強(qiáng)制Q2導(dǎo)通，D6LED紅燈亮，二路注入LM3

32、58B的6腳，7腳輸出低電壓，強(qiáng)制Q3關(guān)斷，D10LED綠燈滅，充電器進(jìn)入恒流源充電階段。圖 3.9：圖 3.9恒流充電曲線當(dāng)電池電壓升至44.2V左右時，充電器進(jìn)入恒壓充電階段，輸出電壓保持在44.2V左右，充電器進(jìn)入恒壓充電階段，電流逐漸減小。當(dāng)充電電流減小到200MA-300MA時，R27上端LM358電壓下降，LM358三個腳電壓低于腳2，腳1輸出低電壓，Q2關(guān)斷，D6關(guān)斷.同時，7腳輸出高電壓。這個電壓迫使Q3一路導(dǎo)通，D10亮，另一路經(jīng)過D8和W1到達(dá)反饋電路，即電壓下降，充電器進(jìn)入涓流充電階段。圖 3.10：圖 3.10 涓流充電階段4腳振蕩波形64腳振蕩波形6腳輸出波形充電將在

33、 1 到 2 小時后結(jié)束。3.5 電動汽車充電器改進(jìn)方案圖 3.11添加充滿電的聲音提示電路3.5.1 增加充滿電的發(fā)聲提示電路增加充滿電聲音提示電路的原理。如圖3.11所示，圖左側(cè)為原裝充電器的發(fā)光指示電路。兩個雙集成運(yùn)算放大器之一。充電時，LM358A輸出高電平，D6發(fā)光。充滿電后，LM358B輸出高電平，D10發(fā)光。右側(cè)是增加電路。正常充電時，VT基極處于高電平關(guān)閉。充滿電后，VT基極被上面輸出端的低電平正偏，導(dǎo)通，蜂鳴器響起提示音。設(shè)置VD1VD4是為了降低VT的發(fā)射極電位，否則在充電過程中由于LM358A的高電平與VT發(fā)射極電位的差值過低，不能可靠地切斷VT。帶聲源的蜂鳴器一般在 6

34、15v 直流電壓外殼下發(fā)聲可靠。這樣可以防止充電器長時間開機(jī)，充滿后造成待機(jī)消耗。以縮短電池的壽命并導(dǎo)致過充。3.5.2 添加散熱風(fēng)扇圖 3.12 添加散熱風(fēng)扇因為沒有散熱風(fēng)扇，開關(guān)管容易過熱損壞，所以可以用小風(fēng)扇。如圖 3.12 所示，左邊是開關(guān)變壓器和繞線線圈，由漆包線在變壓器間隙繞制 35 匝構(gòu)成。線圈輸出的高頻交流電壓經(jīng)VD整流，C濾波后給風(fēng)扇M供電。實(shí)踐證明12V風(fēng)扇可以在812V范圍內(nèi)工作，實(shí)際匝數(shù)由于 M 的工作電流只有 100 多毫安，所以已經(jīng)通過實(shí)驗確定了線圈的大小。因此，它不會影響開關(guān)管和電路。第四章總結(jié)與展望采用UC3842驅(qū)動的單管開關(guān)電源驅(qū)動場效應(yīng)管和LM358雙運(yùn)放電路設(shè)計的智能充電器，可為電動車電池充