【正文】 路主要分為三大部分電路組成：主電路、控制電路和檢測電路。則根據(jù)上面的關(guān)系式可以知道分壓電壓值為： 故，分壓前后電壓的相互關(guān)系可由以下函數(shù)關(guān)系 式曲線表示出來： 040V36V圖20 函數(shù)關(guān)系OUU 圖 20 函數(shù)關(guān)系 c)電壓檢測 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 這里選用 TI 公司生產(chǎn)的 TLC1549 串行 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片，它是一種開關(guān)電容結(jié)構(gòu)的逐次比較型 10 位 A/D轉(zhuǎn)換器。 表 1 熱敏電阻分度表 溫度/℃ 電阻 /kΩ 溫度/℃ 電阻 /kΩ 溫度/℃ 電阻 /kΩ 30 40 50 31 41 51 32 42 52 33 43 53 34 44 54 35 45 55 36 46 56 37 47 57 38 48 58 39 49 59 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 溫度檢測電路如下所示。 c) 原邊與副邊繞組匝 數(shù)比的計算 開關(guān)變壓器的原邊與副邊繞組的匝數(shù)比為： VOPIN MI V=NsNp 其中： VIN MIN指電網(wǎng)最低輸入直流電壓值， VIN MIN＝ 220V VOP指整流濾波輸出電壓的脈沖幅度。 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 V1導(dǎo) 通V2導(dǎo) 通 U4 圖 16 半橋逆變電路輸出電壓波形 開關(guān)變壓器的設(shè)計計算 開關(guān)變壓器的磁化特性工作在第一、第三象限，它的磁通變化可 以 從－ BM 到＋BM，屬于對稱式工作變壓器。此時仍然有 U4=＋ 1/2U3。 +D1D2V2V1LRC2C1U2 圖 15 半橋逆變器電路 在一個周期內(nèi)，開關(guān)管 V V2的基極信號各有半周正偏、半周反偏 ，且互補。 432 ππππOwtUd 圖 13 橋式整流電路的輸出波形 單相半波整流電壓的平均值為： 222)(s in21 0UUttdU d??? ?????? 二極管截止時承受的最高反向電壓為 U的最大值，即 UDRM =U2M = = 220V =308V 因此，所選用的整流二極管的最高工作電壓為 1000V。單片機通過檢測溫度傳感器的電壓信號，以軟件的方式控制輸出脈沖，從而控制開關(guān)管的通斷。本方案由脈沖調(diào)制控制器 SG2535 輸出的脈沖控制開關(guān)管 V V2 的柵極，以達(dá)到控制充電狀態(tài)的目的。 浮充電 此階段主要用來補充蓄電池自放電所消耗的能量，只要電池接在充電器上并且充電器接通電源，充電器就會給電池不斷補充電荷，這樣可使電池總處于充足電狀態(tài)。為了避免這一問題要先對蓄電池實行穩(wěn)定小電流充電，使電池電壓上升，當(dāng)電池電壓上升到能接受大電流充電的閾值時再進行大電流快速充電。 由于蓄電池的初始接受電流 Io=AC，所以 I0=AC=K1(根號 C) （ 2） b）對于任何給定的放電量，蓄電池充電電流接受比 a 與放 電電流 Id 的對數(shù)成正比，即 a=K2logkId （ 3） 式中： K2為放電量常數(shù)，視放電量的多少而定； k 為計算常數(shù)。 e) 變電壓變電流波浪式間歇正負(fù)零脈沖快速充電法 綜合脈沖充電法、 Reflex 快速充電法、變電流間歇充電法及變電壓間歇充電法的優(yōu)點，變電壓變電流波浪式正負(fù)零脈沖間歇快速充電法得到發(fā)展應(yīng)用。其特點是將恒流充電段改為限壓變電流間歇充電段。 脈沖充電方式首先是用脈沖電流對電池充電，然后讓電池停充一段時間，如此循環(huán)，如圖 5 所示。但在充電初期電流過大，對蓄電池壽命造成很大影響，且容易使蓄電池極板彎曲，造成電池報廢。 b)階段充電法 此方法包括二階段充電法和三階段充電法。 這 3 種極化現(xiàn)象都是隨著充電電流的增大而嚴(yán)重。例如：電池的負(fù)極放電前，電極表面帶有負(fù)電荷，其附近溶液帶有正電荷，兩者處于平衡狀態(tài)。為了克服這個內(nèi)阻，外加電壓就必須額外施加一定的電壓，以克服阻力推動離子遷移。其放電及充電的化學(xué)反應(yīng)式如下 OHP b S OSOHPbP b O 24422 222 ???? （ 1） 很顯然，充電過程和放電過程互為逆反應(yīng)。 第六，電路設(shè)計及其元件的選擇調(diào)試等。鉛酸蓄電池作為穩(wěn)定電源和主要的直流電源，需求廣泛，用量巨大，與我們的社會生活息息相關(guān) 由于鉛酸蓄電池維護簡單、價格低廉、供電可靠、使用壽命長，廣泛作為汽車、飛機、輪船等機動車輛或發(fā)電機組的 啟動電源，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。因此，設(shè)計一種全新的智能型鉛酸蓄電池充電器是十分必要的。汽車上用的是 6 個鉛蓄電池串聯(lián)成 12V 的電池組。市場上的免維護蓄電池也有兩種：第一種在購買時一次性加電解液 以后使用中不需要維護 (添加補充液 )；另一種是電池本身出廠時就已經(jīng)加好電解液并封死，用戶根本就不能加補充液。 通常，人們所說的電瓶是指 鉛酸蓄電池 。在充電過程中用單片機控制，實現(xiàn)過沖保護。它的主要優(yōu)點是電壓穩(wěn)定、價格 便宜；缺點是比能低 (即每公斤蓄電池存儲的電能 )、使用壽命短和日常維護頻繁。電池在放電時，金屬鉛是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原為硫酸鉛。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大容量 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 2 蓄電池的應(yīng)用迅速增加，人們希望能快捷、安全地對蓄電池進行充電，而現(xiàn)有市場銷售的充電器充電電流多為 20A。還可以通過串口和上位機進行通訊并給用戶顯示必要的信息 ,有虛 擬儀表的作用 。 本課題的基本內(nèi)容 智能電瓶充電器的設(shè)計所涉及的基本內(nèi)容大概有： 第一，有關(guān)鉛蓄電池的電化學(xué)原理和充放電原理。原則上把這條曲線稱為最佳充電曲線，從而奠定了 智能 充電方法的研究方向。但是，實踐表明，蓄電池充電時，外加電壓必須增大到一定數(shù)值才行 , 這個數(shù)值又因為電極材料，溶液濃度等各種因素的差別而在不同程度上超過了蓄電池的平衡電動勢值。 b） 濃度極化 電流流過蓄電池時，為維持正常的反應(yīng)，最理想的情況是電極表面反應(yīng)物能及時得到補充，生成物能及時離去。這種表面負(fù)電荷減少的狀態(tài)促進金屬中電子離開電極，金屬離子 M＋ 轉(zhuǎn)入溶液，加速 Me－ eMe＋ 反應(yīng)進行。實際上，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。一般兩階段之間的轉(zhuǎn)換電壓就是第二階段的恒電壓。 快速充電技術(shù) 為了能夠最大限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)的時間，同時，保證蓄電池正負(fù) 極板的極化現(xiàn)象盡量地少或輕，提高蓄電池使用效率。 b) Reflex 快速充電法 這種技術(shù)是美國的一項專利技術(shù) ，它主要面對的充電對象是鎳鎘電池。通過間歇停充，使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉，使?jié)獠顦O化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了蓄電池的內(nèi)壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進行，使蓄電池可以吸收更多的電量。 脈沖快速充電法的理論基礎(chǔ) 理論和實踐證明，蓄電池的充放電是一個復(fù)雜的電化學(xué)過程。 馬斯三定律說明，在充電過程中，當(dāng)充電電流接近蓄電池固有的微量析氣充電曲線時，適時地對電池進行反向大電流瞬間放電，以消除電池的極化現(xiàn)象，可以提高蓄電池的充電接受能力，如圖 1 所示。采用這種方法可以消除充電接近充滿時易出現(xiàn)的振蕩現(xiàn)象及過充電問題。單片機通過各種檢測電路在充電過程中對鉛蓄電池進行檢測并做出相應(yīng)的控制處理。電網(wǎng)點先經(jīng)過各種保護環(huán)節(jié)，在通過 EMI 濾波器除去共模信號。為了克服這些缺點，這里采用全波整流電路 —— 單相橋式整流電路。 CU3U2+ 圖 14 電容濾波電路 本電路的輸出電壓在負(fù)載變化時波動大，說明它的帶負(fù)載能力差，只適合于負(fù)載較輕且變化不大的場合。 t2時刻 V1截止，同時給 V2發(fā)出導(dǎo)通信號，由于感性負(fù)載中的電流 i 不能立即改變方向，于是 D2導(dǎo)通續(xù)流。 由上分析可知，輸出電壓 U4周期為 TS 矩形 波，其幅值為 1/2U3。在兩功率管交替開關(guān)作用下，變換器原邊可 產(chǎn)生幅值280V的方波電壓。 變頻整流電路 變頻整流電路由兩個整流二極管和一個 LC 濾波電路組成，使半橋逆變器輸出的脈沖電壓成為一個比較穩(wěn)定的直流電壓 111。 當(dāng)蓄電池溫度較低時，熱敏電阻 RT 表現(xiàn)電阻值較大，調(diào)節(jié)電位器 Rp 可以使時基集成塊觸發(fā)端 2 腳的電平低于 1/3 電源電壓（指集成塊 IC 的供電電壓 VDD），單穩(wěn)態(tài)電路觸發(fā)翻轉(zhuǎn)進入穩(wěn)態(tài)，電路置位，輸出端 3腳輸出高電平，使三極管觸發(fā)導(dǎo)通向單片機輸入低電平。電壓檢測 A/D轉(zhuǎn)換電路如下圖所示。供給電池充電。 //定義 DS18B20通信端口 sbit a=P2^5。 /*1MS為單位的延時程序 */ void init() /* 串口定時器外部中斷初始化 */ { //TMOD = 0x21。 P3=0x00。j++)。 lcd_data_port = 0xff。 lcd_data_port = mand。 lcd_mand_write(0x38)。= 0x0f。 lcd_rw_port = 0。i2。 lcd_delay(200)。 ST=0。 da[1]=info%100/10+0x30。 ST=0。 da[5]=info%100/10+0x30。 ST=0。 da[9]=info%100/10+0x30。 ST=0。 da[13]=info%100/10+0x30。 DQ = 1。i){ DQ = 0。 i0。 uchar b=0。 WriteOneChar(0xBE)。 da[16]=t/100+0x30。 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 24 delay_1ms(1000)。 ADread()。i++) { lcd_char_write(i,0,da[i])