充電器原理與設(shè)計(jì)

1、引言由于鉛酸蓄電池維護(hù)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、供電可靠、使用壽命長(zhǎng)廣泛作為汽車、飛機(jī)、輪船等機(jī)動(dòng)車輛或發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)電源也在各類需要不間斷供電的電子設(shè)備和便攜式儀器儀表中用作一些電器及控制回路的工作電源.隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展大容量蓄電池的應(yīng)用迅速增加人們希望能快捷、安全地對(duì)蓄電池進(jìn)行充電而現(xiàn)有市場(chǎng)銷售的充電器充電電流多為20A.為了滿足人們對(duì)大功率充電器的需求設(shè)計(jì)了一款基于LPC933充電電流50A、充電功率740W、功能完善、可擴(kuò)充的智能充電器.1

2、充電器原理與設(shè)計(jì)1.1總體硬件設(shè)計(jì)由于充電對(duì)象是鉛酸蓄電池設(shè)計(jì)中采用電流、電壓負(fù)反饋的方法來達(dá)到恒流、恒壓充電的目的并對(duì)充電過程各種工作參量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能多段式充電策略的精確控制應(yīng)用了LPC933單片機(jī)及相應(yīng)的控制電路.充電器硬件原理圖如圖1所示.圖1充電器原理圖充電器電路主要包括主電路、信號(hào)控制兩部分.主電路部分由橋式整流、PWM波形產(chǎn)生和直流濾波等組成.單相電源為220V交流電時(shí)開關(guān)K1閉和單相電源為110V時(shí)開關(guān)K1斷開經(jīng)全橋

3、整流為300V左右的直流電由大電容進(jìn)行低頻濾波穩(wěn)壓圓只MOS器件S1、S2組成半橋逆變器.PWM波形產(chǎn)生部分由SG3525根據(jù)反饋電壓產(chǎn)生通過給MOS管S1、S2加高頻方波控制信號(hào)使S1和S2周期性地導(dǎo)通可得到脈寬可調(diào)的高頻交流電經(jīng)高頻變壓器耦合到副邊再經(jīng)整流管D2和D3整流L1和C4濾波在輸出側(cè)得到低紋波直流電壓.顯示模塊是用來顯示電池的當(dāng)前電壓與充電電流顯示狀態(tài)由面板上實(shí)現(xiàn)按鈕啟動(dòng).1.2電路功能設(shè)計(jì)與分析1.2.1PWM寬度設(shè)置脈

4、寬調(diào)制控制電路采用開關(guān)電源專用集成芯片SG3525SG3525有兩路驅(qū)動(dòng)輸出OUTA與OUTB反向輸出可設(shè)置死區(qū)時(shí)間.控制過程主要是移動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)通的占空比來調(diào)節(jié)輸出功率.移相PWM的相移控制是通圖2充電曲線圖2.1.1涓流短時(shí)充電充電器開始工作后首先檢測(cè)蓄電池的電池電壓若電池電壓低于9.5V充電器不工作.若電池電壓大于怨.5V而小于10.5V說明蓄電池曾經(jīng)過度放電為避免對(duì)蓄電池充電電流過大造成熱失控微處理器通過監(jiān)測(cè)蓄電池的電壓對(duì)蓄電池實(shí)行

5、穩(wěn)定小電流涓流充電激活蓄電池.在涓流充電階段電池電壓開始上升當(dāng)電池電壓上升到能接受大電流充電的閾值時(shí)則轉(zhuǎn)入恒流充電階段.2.1.2恒流充電該階段為大電流恒流充電電流值為I2因蓄電池容量而異一般為I2越0.1C(C為蓄電池組的容量)持續(xù)時(shí)間為T2在恒流充電狀態(tài)下不斷檢測(cè)電池端電壓當(dāng)電池電壓達(dá)到飽和電壓時(shí)恒流充電狀態(tài)終止.2.1.3恒壓充電該階段為恒壓充電電壓值為14.7V它是蓄電池節(jié)數(shù)與蓄電池溫度的函數(shù)這時(shí)充電電流逐漸減小恒壓充電時(shí)保持充

6、電電壓不變.充電電流不斷下降當(dāng)充電電流下降到恒流狀態(tài)下充電電流的110時(shí)終止恒壓充電.2.1.4浮充電該階段主要用來補(bǔ)充蓄電池自放電所消耗的能量電池電壓達(dá)到13.8V時(shí)此時(shí)標(biāo)志著充電過程結(jié)束.2.2充電終止控制電池在充滿電后如果不及時(shí)停止充電電池的溫度將迅速上升.溫度的升高將加速蓄電池板柵腐蝕速度及電解液的分解從而縮短電池壽命、容量下降.為了保證電池充足電又不過充電采用具有定時(shí)控制、溫度控制和電池電壓、電流控制功能的綜合控制法.3軟件設(shè)