【正文】 且 2 個(gè)光藕制造工藝相同，所以，可近似3AUB地認(rèn)為它們的電流放電倍數(shù)是相同的。 刻 槽 和 改 變 金 屬 膜 厚 度 可 以 控 制 阻 值 。（1） 電壓檢測電壓檢測電路的設(shè)計(jì)主要考慮的問題是:在正常充電的過程中，電池端電壓Ubat 的變化范圍是 0V 到 15V，要使單片機(jī)檢測 Ubat 的變化映射到 0V 到 5V 的范圍內(nèi)，在測量中，需要用低壓器件去測量高壓、強(qiáng)電流模擬量，如果模擬量與數(shù)字量之間沒有電氣隔離，那么，高電壓、強(qiáng)電流很容易串入低壓器件，并將其燒毀。本次設(shè)計(jì)只采用一組 PWM 輸出，故 TL494 采用單端輸出方式。1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 9Jun2022 Sheet of File: H:\于\BACKUP~ Drawn By:C1 C2L1 L2U1R23KR310R6500R4500R1100R73KT11234BRIDGE1C3MOSFET PD1C4于于于220VR1100+12GNDGND++12+12U1ALM324Vo+VoPWMVin2 V1V2I1I2IRF9540IN40012500u/25V2500u/25VVsText圖 35 充電電源電路 控制電路控制電路用來產(chǎn)生 PWM 波，在這里采用了 TL494 來實(shí)現(xiàn)。1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 5Jun2022 Sheet of File: J:\于\PREVIO~ Drawn By:Q1NPNR172KAVDDAGNDDVDDEAXTAL1RESETXTAL2DGNDabfcgdeDPY1234567abcdefg8 dpdpDPY_7SEG_DPC1210uR1810KGND+5+5DACURRENT/AIN1VOLTAGE/AIN3220X853910111218226344344454849505152284015323321DVDDADUC824U312P12PGNDVREF+VREFDVDDDVDD2048DGNDDGND 3547100n100n87XTAL1XTAL2GNDCS9013BUZZER+5圖 34 單片機(jī)連接電路由于本單片機(jī)采用的是 ADuC824，其使用的是一個(gè)外部晶振為 頻率的時(shí)鐘為 CPU 提供時(shí)鐘周期，片內(nèi) PLL 以倍速鎖存 (3216 倍)方式為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的 的時(shí)鐘信號。AD 時(shí)鐘也來源于 PLL 時(shí)鐘，其調(diào)制速度和晶振頻率相同。③ 其它外設(shè)a. DACADuC824 上集成了一個(gè) 12 位電壓輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。圖 33 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器中的配置圖ADuC824 的程序和數(shù)據(jù)存儲器有分開的尋址空間。主通道可通過調(diào)節(jié)編程放大器的增益而接收177?！翊鎯ζ?K字節(jié)片內(nèi)Flash/EE程序存儲器；640字節(jié)片內(nèi)Flash/EE數(shù)據(jù)存儲器；256字節(jié)片內(nèi)RAM。同時(shí)還進(jìn)一步設(shè)置了防止電池過充以損害電池的裝置。（3） 均充階段即恒壓充電階段隨著限壓充電的進(jìn)行，電池電流也隨之逐漸降低。為避免損壞電池，又常采用溫升控制法，即當(dāng)溫升達(dá)到一定值時(shí)，充電器便自動轉(zhuǎn)入浮充電模式。例如，對于10Ah的蓄電池，采用 ，電池5h可充足； 5充電速率，因此根據(jù)電池的容量和充電電流，可以很容易地確定所需要的充電時(shí)間。采用這種檢測法的快速充電器，可以對電池?cái)?shù)不同的電池組充電。 電壓控制在電壓控制法中，最容易檢測的是電池的最高電壓。在每個(gè)恒電壓充電階段，由于是恒壓充電，充電電流自然按照指數(shù)規(guī)律下降，符合電池電流可接受率隨著充電的進(jìn)行逐漸下降的特點(diǎn)。ti0t0t1t2TI1 I2圖 26 REFLEXTM 快速充電法③ 變電流間歇充電法這種充電方法建立在恒流充電和脈沖充電的基礎(chǔ)上。① 脈沖式充電法這種充電法不僅遵循蓄電池固有的充電接受率，而且能夠提高蓄電池充電接受率，從而打破了蓄電池指數(shù)充電接受曲線的限制，這也是蓄電池充電理論的新發(fā)展。u , i0t、 、 、 、 、 、 、圖 24 恒壓充電法曲線這種充電方法電解水很少，避免了蓄電池過充。一般兩階段之間的轉(zhuǎn)換電壓就是第二階段的恒電壓。實(shí)際上，常規(guī)充電的速度被蓄電池在充電過程中的溫升和氣體的產(chǎn)生所限制。 蓄電池的充電工作特性上世紀(jì)60年代中期，美國科學(xué)家馬斯對開口蓄電池的充電過程作了大量的試驗(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21所示。 鉛酸蓄電池充電過程的電化反應(yīng) 充電時(shí)，應(yīng)在外接一直流電源（充電極或整流器） ，使正、負(fù)極板在放電后生成的物質(zhì)恢復(fù)成原來的活性物質(zhì)，并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來?？梢?，在未接通外電路時(shí)（電池開路） ，由于化學(xué)作用，正極板上缺少電子，負(fù)極板上多余電子，兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。（9） 自放電現(xiàn)象當(dāng)電池處于閑置不用（非工作狀態(tài)）時(shí)，雖然沒有電流流過蓄電池，但電池內(nèi)的活性物質(zhì)與電解液間自發(fā)的反應(yīng)卻一直在進(jìn)行，這造成了電池內(nèi)的化學(xué)能量無益的損耗，使電池的容量下降，通常將這種現(xiàn)象稱為電池的自放電。它不僅使電池發(fā)熱，而且降低了電池的效率，同時(shí)也加速了電池的老化。這是因?yàn)殡姵卦诘碗娏鬟^充電時(shí)所產(chǎn)生的極化現(xiàn)象較輕，同時(shí)電池的熱量可以及時(shí)地向空中散發(fā)，基本上不會對電池造成傷害。（4） 充電終止電壓和放電終止電壓蓄電池充足電時(shí)，極板上的活性物質(zhì)已達(dá)到飽和狀態(tài)，再繼續(xù)充電，蓄電池的電壓也不會上升，此時(shí)的電壓稱為充電終止電壓。當(dāng)放電率較小，電壓下降緩慢，蓄電池實(shí)際放出的電量較高，當(dāng)放電率變大時(shí)，電壓下降變快，蓄電池實(shí)際放出的電量較低。（1） 蓄電池容量蓄電池容量是指在一定條件下可以從蓄電池獲得的電量（用 C 表示） ，單位常用安培小時(shí)(Ah) 表示，是蓄電池性能的重要指標(biāo)。 充電器的技術(shù)水平、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢隨著蓄電池電動車的迅猛發(fā)展，對充電器的要求越來越高，從開始的單純充足，到目前的延長蓄電池壽命，減少能源消耗，充電器的功能已發(fā)生了質(zhì)的飛越。隨著蓄電池端電壓升高，充電電流會自動下降，所以析氣量少，充電時(shí)間較長，能耗較低。這兩種充電方式的特點(diǎn)及存在的問題如下：（1） 恒流限壓充電充電時(shí)自始至終以恒定不變的電流進(jìn)行充電，該電流可以通過 PWM 來調(diào)整，這種方式實(shí)現(xiàn)起來比較簡單方便，易于做到?；谏鲜鲈虮疚脑O(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的智能電池充電器，該充電器是由 ADuC824 單片機(jī)控制，根據(jù)充電電池的充電狀態(tài)輸出一定的 PWM 脈沖波，進(jìn)而采用涓流充電，恒流充電，恒壓充電和浮充電等四個(gè)階段對鉛酸蓄電池充電，并且可以通過單片機(jī)的輸出端口顯示當(dāng)前的充電狀態(tài)，在充電結(jié)束時(shí)自動終止充電，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，提醒用戶電池已經(jīng)充滿，實(shí)現(xiàn)電池充電的智能化。恒流充電方式的不足之處在于：開始充電階段電流過小，在充電中后期電流又過大，析出氣體多，對危害較大，能耗高。一方面這些充電方式充電時(shí)間過長，不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)和生活的需要。而國外市場大部分充電器均采用 Wa，WaWo，Uamp。實(shí)際容量（C）是在一定放電條件下蓄電池實(shí)際放出的容量。極化電阻（ ）：包括蓄電池使用過程中濃差極化和電化學(xué)極化產(chǎn)生的電f阻之和。放電終止電壓和放電率有關(guān)。這三種狀態(tài)的電壓具有下述特點(diǎn)：充電電壓高于開路電壓，而且隨著充電時(shí)間的增加而略有升高，放電電壓則低于開路電壓，而且隨著放電時(shí)間的增加而略有降低，這種現(xiàn)象稱為電池的極化。一般經(jīng)驗(yàn)來講，當(dāng)電池的容量達(dá)到額定容量的 80%時(shí)，就可以認(rèn)為電池的壽命基本結(jié)束了。當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，電池的自放電現(xiàn)象比較明顯，所以電池應(yīng)在適宜的溫度和濕度下保存，自放電一般不會損傷電池，只要重新充足電量，還可以照常使用。負(fù)極板上每個(gè)鉛原子放出兩個(gè)電子后，生成的鉛離子（Pb 2+）與電解液中的硫酸根離子（SO 42）反應(yīng)，在極板上生成難溶的硫酸鉛（PbSO 4） 。 電解液中，正極不斷產(chǎn)生游離的氫離子和硫酸根離子（SO 42） ，負(fù)極不斷產(chǎn)生硫酸根離子（SO 42） ，在電場的作用下，氫離子向負(fù)極移動，硫酸根離子向正極移動，形成電流。由圖21 可以看出：初始充電電流很大，但是衰減很快。① 恒流充電法恒流充電法是用調(diào)整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯(lián)電阻的方法，保持充電電流強(qiáng)度不變的充電方法，如圖 22 所示。這種方法可以將出氣量減到最少，但作為一種快速充電方法使用，受到一定的限制。例如，汽車運(yùn)行過程中，蓄電池就是以恒壓充電法充電的。間歇脈沖使蓄電池有較充分的反應(yīng)時(shí)間，減少了析氣量，提高了蓄電池的充電電流接受率。充電后期采用定電壓充電段，獲得過充電量，將電池恢復(fù)至完全充電態(tài)。⑤方法采用了一種不同于這兩者的控制模式，脈沖電流幅值和 PWM 信號的頻率均固定，PWM 占空比可調(diào)，在此基礎(chǔ)上加入間歇停充階段，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)充進(jìn)更多的電量，提高蓄電池的充電接受能力 [2][5][12]。充電過程中，當(dāng)電池電壓達(dá)到規(guī)定值后，應(yīng)立即停止充電。因此，這種控制方法主要應(yīng)用于鎳鉻電池。 這種控制方法比較簡單，但是由于電池的起始充電狀態(tài)不完全相同，有的電池充不足，有的電池過充電，然而充電時(shí)間是固定的，所以不能根據(jù)電池充電前的狀態(tài)來自動調(diào)整。 智能充電器的充電過程對于鉛酸蓄電池來講，常用的充電方式有恒流限壓和恒壓限流兩種充電方式，然而，單獨(dú)采用其中的一種充電方式，沒有動態(tài)跟蹤電池的實(shí)際狀態(tài)和可接受充電電流大小的技術(shù)，對鉛酸蓄電池的充電效果不是很理想。這時(shí)應(yīng)采取限流措施，保持電流不超過某一設(shè)定值而使電壓降低，待電流降低，電壓升高后再穩(wěn)壓，這就是恒壓限流的含義 [3][10][11]。電壓檢測電路和電流檢測電路分別采用將檢測到的電壓和電流通過放大器和光電藕隔離器進(jìn)行轉(zhuǎn)換使得輸出的電壓和電流能夠滿足單片機(jī)的+5V電壓范圍。●內(nèi)含的其它外圍設(shè)備有：片內(nèi)溫度傳感器；12位電壓輸出DAC；雙激勵恒流源；時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器；2線(I 2C可兼容) 和SPI串行I/O；看門狗定時(shí)監(jiān)視器(WDT)；電源供電監(jiān)視器(PSM)。 等幾種量程的輸入。附加的640 字節(jié) Flash/EE 數(shù)據(jù)存儲器是通過專用寄存器塊 (SFR)中的一組控制寄存器來間接訪問的。DAC 有一個(gè)控制存儲器 DACCON 和兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器 DACL/H。c. 時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器(TIC )時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器可用于計(jì)量較長的時(shí)間間隔，而標(biāo)準(zhǔn) 8051 的定時(shí)/計(jì)數(shù)器卻不能。 充電電路設(shè)計(jì)部分 充電電路電源部分該電路屬于降壓扼流圈電路，輸出電壓比輸入電壓低時(shí)使用，如圖 35 所示的電路中，220 伏市電經(jīng)變壓器降壓后，由整流器整流和大電容 C1 平滑濾波，作為直流充電電源。由 TL49單片機(jī)組成的充電控制回路，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。設(shè)定輸入信號是由 TL494 的+5V 基準(zhǔn)電壓源經(jīng)一精密多圈電位器分壓，由電位器滑動端通過濾波電路接入 TL494 的誤差放大器Ⅰ的 V1一反相輸入端。電壓采樣電路的工作原理如圖 49 所示：1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 2Jun2022 Sheet of File: H:\于\BACKUP~ Drawn By:R9100KR1010KU4BOPTOISO1U4AOPTOISO1RW210KR12R11R14270R133KD34007+ +12+5+12+12U2ALM324Vo+VoVin1Vi V3V4 I4 I5I6 V6VOLTAGE/AIN3圖 39 電壓檢測電路輸入電壓：（）10inbatVU???經(jīng)分壓衰減變成 （）109i batR忽略運(yùn)放的電流，根據(jù)虛地原理，有 所以第一路光藕的輸出34iV? （）512IR由于光藕 和 的原邊電流相同，且 2 個(gè)光藕制造工藝相同，所以可近似地4AUB認(rèn)為它們的電流放大倍數(shù)是相同的。 這 種電 阻 和 碳 膜 電 阻 相 比 ， 體 積 小 、 噪 聲 低 、 穩(wěn) 定 性 好 ， 但 成 本 較 高 ， 常 常 作 為精 密 和 高 穩(wěn) 定 性 的 電 阻 器 而 廣 泛 應(yīng) 用 ， 同 時(shí) 也 通 用 于 各 種 無 線 電 電 子 設(shè) 備 中 。4 智能充電器的軟件設(shè)計(jì)充電控制技術(shù)是智能充電器系統(tǒng)中軟件設(shè)計(jì)的核心部分。該主程序流程圖如圖 42 所示。并且不斷檢測電池是否已充滿，防止電池的過充現(xiàn)象對電池造成的損害