【正文】 先充電器要以微弱的電流充電到 。當(dāng)充電電流在 155mA 以上就意味著在充電，指示燈為紅色。 其中包 括輸入電路，濾波電路，脈沖變壓器制作，開關(guān)管選擇， UC3842 外圍電路設(shè)計(jì)、反饋穩(wěn)壓電路。輸入電路要抑制浪涌電流和尖峰電壓。反饋穩(wěn)壓電路上面介紹的 采用線性光耦改變誤差放大器的輸入誤差電壓。 通常廣泛采用的措施有兩種，一種方法是利用電阻一雙向可控 硅并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；另一種方法是采用負(fù)溫度系數(shù) (NTc)的熱敏電阻。這種電路結(jié)構(gòu)需要一個觸發(fā)電路，當(dāng)某些預(yù)定的條件滿足后，觸發(fā)電路把雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通。這樣，由于阻值較大，它就限制了浪涌電流。 輸入 尖峰電壓保護(hù) 在一般情況下，交流電網(wǎng)上的電壓為 115v 或 230v 左右，但有時也會有高壓的尖峰出現(xiàn)。 由此可見，雖然電壓尖峰持續(xù)的時間很短，但是它確有足夠的能量使開關(guān)電源的輸入濾波器、開關(guān)晶體管等造成致命的損壞。壓敏電阻起到一個可變阻抗的作用。 輸入濾波電路 差模干擾和共模干擾概念 電壓電流的變化通過導(dǎo)線傳輸時有二種形態(tài) ,我們將此稱做 共模 和 差模 .設(shè)備的電源線 ,電話等的通信線 ,與其它設(shè)備或外圍設(shè)備相互交換的通訊線路 ,至少有兩根導(dǎo)線 ,這兩根導(dǎo)線作為往返線路輸送電力或信號 .但在這兩根導(dǎo)線之外通常還有第三導(dǎo)體 ,這就是 地線 .干擾電壓和電流分為兩種 :一種是兩根導(dǎo)線分別做為往返線路傳輸 。該電路對共模和差模紋波干擾均有較好抑制作用。電感量幾毫亨至幾十毫亨。 ⑵ 濾除共模干擾信號 L3， L4， C21， C22用于濾除共模干擾 信號。電容量過大，影響設(shè)備的絕緣性能。在功率傳送過程中，磁芯又分為磁通單方向變化和磁通雙方向變化兩種工作模 式。雙方向變化工作模式磁通度從 + Bm變化到 Bm，或者從 Bm變化到 +Bm。而不直接與磁通密度有關(guān)。繞組匝數(shù)設(shè)計(jì)成多少，只要不改變匝數(shù)比，就不影響電壓變換。 絕緣隔離通過原邊和副邊繞組的絕緣結(jié)構(gòu)來完成?？傊?，在高頻電源變壓器絕緣結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要統(tǒng)籌考慮漏感和絕緣強(qiáng)度問題。 正激式變壓器和上述基本一樣，初級繞組的電流也由勵磁電流和負(fù)載電流兩部分組成；在初級繞組有電流的同時，次級繞組也有電流，初級負(fù)載電流分量。另一部分是勵磁電流分量，主要產(chǎn)生主磁通，在空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行時，該勵磁分量均不變化。還有，原繞組一般為高壓繞組，匝數(shù)不能太少，否則，匝間或者層間電壓相差大，會引起局部短路。漏感大小與原繞組匝數(shù)的平方成正比。 電壓變換通過原邊和副邊繞組匝數(shù)比來完成。傳送功率決定于電感磁芯儲能，而儲能又決定于原繞組的電感。磁通密度變化值 △ B=BmBr。 功率傳送有兩種方式。 C21， C22為旁路電容，又稱 Y 電容。用陶瓷電容或聚脂薄膜電容效果更好。 L1,L2,C1 用于濾除差模干擾信號。 濾除 干擾信號 為 了 減小 差模干擾和共模干擾 需要在電源進(jìn)線端和電源輸出線端分別加入濾波電路。瞬間的能量消耗在壓敏電阻上，在選擇壓敏電阻時應(yīng)按下述步驟河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 進(jìn)行。 用在這種環(huán)境中最通用的抑制干擾器件是金局氧化物壓敏電阻瞬態(tài)電壓抑制器。受嚴(yán)重的雷電影響，電網(wǎng)上的高壓尖峰可達(dá) 5kV。由于熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，隨著電阻的加熱，其電阻值開始下降，如果熱敏電阻選擇得合適，在負(fù)載電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，其阻值應(yīng)該是最小。熱敏電阻技術(shù)：這種方法是把負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻串聯(lián)在交流輸入端 或者串聯(lián)在經(jīng)過橋式整流后的直流線上。 電阻 — 雙向可控硅技術(shù)：采用此項(xiàng)浪涌電流限制技術(shù)時，將電阻與交流輸入線相串聯(lián)。浪涌電流主要是由濾波電容充電引起的，在開關(guān)管開始導(dǎo)通的瞬間，電容對交流呈現(xiàn)出很低的阻抗，一般情況下，只是電容的 ESR值。脈沖電壓器設(shè)計(jì)的重要性不言而喻，設(shè)計(jì)的合理與否直接影響電路效率和帶載能力。最大輸出功率為 86W。最后本充電器電路的截止充電電壓是 21V。然后就以 的電流恒流充電。 充電指示電路部分 就是要指示電路狀態(tài)，便于用戶知道充電情況。 反饋穩(wěn)壓電路 采用 上面介紹的 線性光耦改變誤差放大器的輸入誤差電壓。輸入電路要抑制 浪涌電流和尖峰電壓。包括 輸入電路，濾波電路， 脈沖 變壓器制作，開關(guān)管選擇， UC3842 外圍電路設(shè)計(jì)、反饋穩(wěn)壓電路。其中主電源采用單端反激式開關(guān)電源技術(shù)。 該電路通過調(diào)節(jié)誤差放大器的增益而不是調(diào)節(jié)誤 差放大器的輸入誤差來改變誤差放大器的輸出，從而改變開關(guān)信號的占空比。當(dāng)輸出 5V 電壓因?yàn)槟撤N原因升高時，分壓網(wǎng)絡(luò)上得到的輸出電壓采樣值會隨之升高，從而 TL431 的 K 極電位下降，流過光耦二極管的電流增大，進(jìn)而流過 CE 的電流增大，從而 UC3842 的引腳 2 的電位升高。 采用線性光耦改變誤差放大器的輸入誤差電壓 為克服上述問題，可以對上述反饋電路進(jìn)行改進(jìn)，采用光耦和電壓基準(zhǔn)進(jìn)行反饋控制，可以極大地提高開關(guān)電源的穩(wěn)定性和精度 。同樣，當(dāng)輸出電壓降低時，使腳 6 輸出脈沖的占空比變大，輸出電壓上升，最終使輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的值。 這種電路的優(yōu)點(diǎn)是采樣電路簡單，缺點(diǎn)是輸入電壓和輸出電壓必須共地，不能做到電氣隔離。 圖 38 三極管 Vce隨輸入二極管電流 If的變化曲線（ Ic為參量） UC3842 常用的電壓反饋電路 輸出電壓直接分壓作為誤差放大器的輸入 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 UC3842 的 輸出電壓直接分壓電路 如圖 39 所示。普通光電耦合器只能傳輸數(shù)字信號（開關(guān)信號），不適合傳輸模擬信號。由運(yùn)放的特性可知，只有 同相端輸入端 的電壓非常接近 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 同相端輸入端 電壓的微小變化 ，通過三極管的電流將從 1到 100mA 變化。 該器件符號如圖 36 所示。 的峰值驅(qū)動電流和典型值為 50ns 的上升、下降時間，還附加 了 一個內(nèi)部電路，使得任何時候只要欠壓鎖定有效， 輸出就進(jìn)入灌模式，這個特性使外部下拉電阻不在需要。一個 36V 的齊納二極管作為一個并聯(lián)穩(wěn)壓管，從 Vcc連接至地。 Vcc 比較器上下門限分別為：UCX842A 16V／ 10V， ／ 。在電流取樣輸入端增加一個 RC濾波器，使它的時間常數(shù)接近尖脈沖的持續(xù)時間，通常將消除不穩(wěn)定性 ，如圖 35所示。在正常的工作條件下，峰值電感電流由管腳 1上的電壓控制，其中： Rs VVI pinpk 3 )1( ?? (32) 當(dāng)電源輸出過載或者如果輸出電壓取樣丟失時，異常的工作條件將出現(xiàn)。這樣在逐周基礎(chǔ)上 誤 差信號控制峰值電感電流。誤差放大器輸出 (管腳 1)用于外部回路補(bǔ)償。此放大器從有90dB的典刮自流電流增益和只有 57度相位余量的 1． OMHz的增益為 1帶寬。 不要將 UC3842 的重要元件的參數(shù)選得接近分 布參數(shù)；具體來說，電阻不要太大，電容器和電感器不要太小。圖 l顯示 R，與振蕩器頻率關(guān)系曲線，圖 2顯示輸出靜區(qū)時間與頻率關(guān)系曲線．它們都是在給定的 CT值時得到的。代表性的方框圖如圖 34示。與電壓控制方式相比在負(fù)載響應(yīng)和線性調(diào)整度等方面有很多優(yōu)越之處。還可以看出，流過變壓器初、次級線圈中的電流是可以突跳的。因此，在 Ton 期間，變壓器鐵芯中的磁通量是由剩磁 SBr 向最大磁通 SBm 方向變化；而在 Toff 期間，變壓器鐵芯中的磁通量是由最大磁通 SBm 向剩磁 SBr 方向變化。 變壓器次級線圈輸出電壓 Uo 是一個帶正負(fù)極性的脈沖波形，一般負(fù)半周是一個很規(guī)整的矩形波；而正半周，由于輸出脈沖被整流二極管限幅，當(dāng)開關(guān)電源工作于連續(xù)電流或臨界連續(xù)電流狀態(tài)時，輸出波形基本也是矩形波。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 S1NP NSD1CT 圖 31 反激式開關(guān)電源原理圖 在開關(guān) 管 S1關(guān)斷的 Toff 期間，變壓器鐵心中的磁通主要由變壓器次級線圈回路中的電流來決定，這就相當(dāng)于流過變壓 器次級線圈中的電流所產(chǎn)生的磁場可以使變壓器的鐵心退磁，使變壓器鐵心中的磁場強(qiáng)度恢復(fù)到初始狀態(tài)。而開關(guān)管關(guān)斷時，變壓器將一次側(cè)線圈內(nèi)儲存的電感能量通過整流二極管給負(fù)載供電，直到下一個脈沖到來，開始新的周期 [3]。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 3 反激式開關(guān)電源 反激式開關(guān)電源原理 單端反激式變換器又稱電感儲能式變換器，工作原理如圖 3l 所示，當(dāng)開關(guān)管 S1被 PWM 脈沖激勵而導(dǎo)通時，次級整流二極管 D1 截止，輸出電容 C 給負(fù)載供電。 開關(guān)電源分類 按開關(guān)管與負(fù)載的連接方式分類，開關(guān)電源可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型 和變壓器耦合型3 種類型。在此設(shè)計(jì)時，最好保證銅耗接近于磁耗，初 級繞組的銅耗接近于次級繞組的銅耗以達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)防止磁芯過渡溫升 ； ⑷ MOSFET 管，每升高 25℃，柵極閥值電壓下降 5％ 。 開關(guān)電源能量損耗和壽命 降低損耗，遏制溫升，提高效率，延長壽命開關(guān)電源內(nèi)部的損耗主要分四個方面：⑴開關(guān)損耗 如 功率開 關(guān)，驅(qū)動； ⑵ 導(dǎo)通損耗 如 輸出整流器，電解電容中電阻損耗； ⑶ 附加損耗 如 控制 IC，反饋電路，啟動電路，驅(qū)動電路； ⑷ 電阻損耗 如 預(yù)加負(fù)載等；在反激式開關(guān)電源中，功率開關(guān)和驅(qū)動以及輸出整流部分占損耗的 90％多，磁性元件占 5％，其它占 5％； 損耗直接影響效率，更影響電源的穩(wěn)定性和工作壽命。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義 [2]。 開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。但開關(guān)電源輸出的直流上面會疊加較大的紋波，在輸出端并接穩(wěn)壓二極管可以改善，另外由于開關(guān)管工作是會產(chǎn)生很大的尖峰脈沖干擾，也需要在電路中串連磁珠加以改善。 恒壓充電 ： 當(dāng)電池在充電過程中 ,電池電壓達(dá)到設(shè)定值時 ,充電周期進(jìn)入恒壓充電 。 軟啟動 ： 在系統(tǒng)啟動時，一種 驅(qū)動波形從零到正常占空比 的 方法。它表示電解電容呈現(xiàn)的電阻值的總合。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 本設(shè)計(jì)所用 術(shù)語 下面列出一些 常 用的開關(guān)電源術(shù)語，并給出解釋，以 備 參考。 在方波的上升沿和下降沿 。開關(guān)電源的基本方框如圖 21所示 。主要分為半橋式、全橋式、推挽式、單端反激式、單端正激式等等。達(dá)到 后開始以 400mA 的小電流充電到 5V。本充電器電路采用反激式開關(guān)電源技術(shù)通過電路控制實(shí)現(xiàn)了上述過程。 本充電器設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)對電動車用鋰電池高性能地充電。隨著開關(guān)電源性能的改善，到 80 年代后期，電子設(shè)備的消耗功率在 20W 以上，就要考慮使用開關(guān)電源了。開關(guān)電源的性能價(jià)格比達(dá)到了前所未有的水平，使它在與線性電源的競爭中具有先導(dǎo)之勢。 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的高度發(fā)展，高反壓快速開關(guān)晶體管使無工頻變壓器的開關(guān)電源迅速實(shí)用化。 隔離式開關(guān)電源的核心是一種高頻電源變換電路。隨著能源的緊缺和世界的環(huán)保方面的壓力 ， 鋰電現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于電動車行業(yè)，特別是磷酸鐵鋰材料電池的出現(xiàn)，更推動了鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用。 鋰離子電池主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在： ⑴ 比能量高。現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。兩個不同口徑的統(tǒng)計(jì)數(shù)字均說明，電 動車的發(fā)展前景可期。目前平均每四戶居民家庭中就有一輛電動自行車，電動自行車已經(jīng)成為城鄉(xiāng)人民生活中的一種重要的消費(fèi)品。 constant current charging 目 錄 III 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................... I Abstract.......................................................................................................................................II 1 緒論 ........................................................................................................................................ 1 電動車的發(fā)展概況 ..................................................................................................... 1 鋰電池簡述 ................................................................................................................. 1 開關(guān)電源的產(chǎn)生與發(fā)展 .............................................................................................. 2 設(shè)