【正文】 它的耐熱性、噪聲電勢、溫度系數(shù)、電壓系數(shù)等電性能比碳膜電阻器優(yōu)良。 單端輸出時TL494 的 Q1和 Q2并在一起輸出 PWM 波 ， 如圖 37 所示。為了與平時學(xué)的 80C51 的 12MHz 的晶振頻率一致 ,且易編程， 我們可以對片內(nèi) PLL 的控制寄存器 PLLCON 進行軟件設(shè)計來實現(xiàn) 12MHz 的晶振頻率 。它有一個軌對軌的電壓輸出緩沖，可驅(qū)動 10kΩ/100pF 的負載。20mV， 177。 針對上述功能，它的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 31所示： 充 充 充 充充 充 充 充 充 充充 充 充P W M 充 充充 充 充 充 充 充 充充 充 充A D u C 8 2 4充 充 充 充 充 充充 充 充 充 充 充 圖 31 智能充電器的硬件結(jié)構(gòu)框圖 其中單片機采用了由 AD公司生產(chǎn)的 ADuc824，它內(nèi)含有兩個獨立的 A/D轉(zhuǎn)換通道和一個 D/A轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)部還有一個溫度傳感器，為設(shè)計外圍電路接口提供了方便。 上述各種控制方法各有優(yōu)缺點。 負增量檢測法的缺點是：電池電壓出現(xiàn)負增量后，電池已經(jīng)過充電，因此電池溫度較高。 ⑤ 變電壓變電流波浪式間歇正負零脈沖快速充電法 綜合脈沖充電 法、 REFLEXTM 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零脈沖間歇快速充電法得到發(fā)展應(yīng)用。 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 25 所示。 u , it0充 充 充 充充 充 充 充 圖 23 二階段法曲線 三階段充電法在充電開始和結(jié)束時采用恒電流充電，中間用恒電壓充電。實驗表明，如果充電電流按這條曲線變化，就可以大大縮短充電時間，并且對電池的容量和壽命也沒有影響。 鉛酸蓄電池放電過程的電化反應(yīng) 鉛酸蓄電池放電 時，在蓄電池的電位差作用下，負極板上的電子經(jīng)負載進入正極板形成電流 I。 （ 7） 電池的老化 電池的老化是指另外一種現(xiàn)象：電池在開始使用的一段時間內(nèi)，電池容量增 加大約 5%10%，接下來的一段時間，電池的容量大約不變，然后開始慢慢減 少，即開始了電池的老化過程。 放電終止電壓是指蓄電池可放電的最低電壓，如果電壓低于放電終止電壓后繼續(xù)放電，電池兩端電壓會迅速下降，形成過放電。容量分為理論容量、實際容量和額定容量。 它的缺點是：充電初期，如果蓄電池放電深度過大，充電電流會很低，后期充電電流又過小，充電時間長；此外蓄電池端電壓的變化也很難補償，充電過程中對落后的電池完全充電也很難完成，為了彌補恒壓充電的不足，在恒壓充電的基礎(chǔ)上進行了改進，當(dāng)充電電流較高的時候（如電池嚴重虧電，漏電，負荷過重等）這時應(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，電壓升起后再穩(wěn)壓，這就是恒壓限流的含義?；趩纹瑱C的智能電池充電器的設(shè)計 I 基于單片機的智能 電池 充電器 的設(shè)計 摘 要 由于以往的充電器不能根據(jù)電池的 充電 狀態(tài)進行數(shù)據(jù)分析 ， 采取相應(yīng)的 電池 充電模式， 而是 一直采用大電流充電， 極易造成電池的極化現(xiàn)象， 導(dǎo)致電池充電效率較低，使用壽命縮 短 。 單獨 采用恒流 充電限壓充電和恒壓限流充電等模式對鉛酸蓄電池進行充電，蓄電池的充電效果不是很理想。 理論容量（ Co）是假設(shè)活性物質(zhì)全部參加放電反應(yīng)給出的容量。這極易對電池造成永久性損 害，影響蓄電池的使用壽命。當(dāng)電池的老化達到一定程度時，這個電池就報廢了。同時在電池內(nèi)部進行化學(xué)反應(yīng)。原則上把這條曲線稱為最佳充電曲線，從而奠定了快速充電方法的研究方向。當(dāng)電流衰減到預(yù)定值時，由第二階段轉(zhuǎn)換到第三階段。充電脈沖使蓄電池充滿電量，而間歇期使蓄電池經(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。脈沖充電法充電電路的控制一般有兩種： 其一為 脈沖電流的幅值可變，而 PWM（驅(qū)動充放電開關(guān)管）信號的頻率是固定的 ；其二為 脈沖電流幅值固定不變， PWM 信號的頻率可調(diào)。此外，鎳氫電池充足電后，電池電壓要經(jīng)過較長時間才出現(xiàn)負增量，過充電 較嚴重。為了保證在任何情況下，均能準(zhǔn)確可靠地控 制電池的充電狀態(tài)，目前快速充電器中通常采用包括時間控制，電壓控制和溫度控制的綜合控制法。 PWM電路是通過 TL494芯片通過數(shù)據(jù)的采集輸出一定寬度的脈沖波來控制電池的充電階段， 從而實現(xiàn)充電電池的智能型充電。40mV， 177。它有兩個輸出范圍： 0 到 VREF 和 0到 AVDD，能以 8 位或 12 位模式工作。 當(dāng)電壓檢測量 VOLTAGE/AIN3 和電流檢測量 CURRENT/AIN1 送入到單片機的兩個獨立的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，單片機將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，進而進行一定的數(shù)據(jù)分析，確定充電進入 充電四個階段的 哪個階段，同時將轉(zhuǎn)化的數(shù)字量通過數(shù)模轉(zhuǎn)換送到 TL494 的放大器的同相輸入端 DTC， 單片機在確定充電進入哪個階 段后，將通過 P0 口輸出給 8 段碼顯示，用來告訴用戶 當(dāng)前電池的 充電 的狀態(tài) ，并且當(dāng)充電結(jié)束時，單片機將驅(qū)動蜂 鳴器發(fā)聲，提醒用戶充電已結(jié)束 [6][13][17]。 C 1E 1C 2E 2QCQES i n g l e E n d e dO u t p u t C o n t r o lQ1Q2 圖 37 單端 輸出連接圖 檢測到的電池電 流 轉(zhuǎn)換為 05V 的電信號，通過簡單濾波電路進行平滑、去除雜波干擾后的 CURRENT/AIN1 送給 TL494 的誤差放大器 Ⅰ 的 V1 +同相輸入端。金屬膜電阻器的制造工藝比較靈活，不僅可以調(diào)整它的材料成分和膜層厚度，也可通過刻槽調(diào)整阻值，因而可以制成性能 良好，阻值范圍較寬的電阻器?？滩酆透淖兘饘倌ず穸瓤梢钥刂谱柚?。 本次設(shè)計只采用一組 PWM 輸出 ， 故 TL494 采用單端輸出方式 。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eA4D a t e : 5 J u n 20 09 S he e t o f F i l e : J : \ 圖 \ P R E V I O ~ 1 3. D D B D r a w n B y :Q1N P NR 172KA V D DP 1. 2P 1. 4P 1. 5P 1. 6P 1. 7P 3. 2P 3. 4A G N DD V D DP 0. 0P 0. 1P 0. 2P 0. 3P 0. 4P 0. 5P 0. 7P 0. 6EAX T A L 1P 2. 0R E S E TX T A L 2D G N DabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpD P Y _7 S E G _D PC 121 0uR 181 0KG N D+5+5DAC U R R E N T / A I N 1V O L T A G E / A I N 32 20 X 853910111218226344344454849505152284015323321D V D DP 2. 0A D U C 82 4U31 2P1 2PG N DV R E F +V R E F D V D DD V D D2048D G N DD G N D35471 00 n1 00 n873 2. 7 66 K H ZX T A L 1X T A L 2G N DC S 9 01 3B U Z Z E R+5 圖 34 單片機連接電路 由于本單片機采用的是 ADuC824，其使用的是一個外部晶振為 頻率的時鐘為 CPU 提供時鐘周期， 片內(nèi) PLL 以倍速鎖存 (3216 倍 )方式為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的 的時鐘信號。 ③ 其它外設(shè) a. DAC ADuC824 上集成了一個 12 位電壓輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。主通道可通過調(diào)節(jié)編程放大器的增益而接收 177。同時還 進一步 設(shè)置了防止電池過充以損害電池的裝置。為避免損壞電池，又常采用溫升控制法，即當(dāng)溫升達到一定值時，充電器便自動轉(zhuǎn)入浮充電模式。采用這種檢測法的快速充電器，可以對電池數(shù)不同的電池組充電。在每個恒電壓充電階段，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行逐漸下降的特點。 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。 一般兩階段之間的轉(zhuǎn)換電壓就是第二階段的恒電壓。 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。 可見，在未接通外電路時 （電池開路），由于化學(xué)作用，正極板上缺少電子，負極板上多余電子 ， 兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。它不僅使電池發(fā)熱，而且降低了電池的效率，同時也加速了電池的老化。 （ 4） 充電終止電壓和放電終止電壓 蓄電池充足電時，極板上 的活性物質(zhì)已達到飽和狀態(tài)，再繼續(xù)充電，蓄電池的電壓也不會上升，此時的電壓稱為充電終止電壓。 （ 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 (Ah)表示，是蓄電池性能的重要指標(biāo)。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，充電時間較長，能耗較低。 基于上述原因 本文 設(shè)計了一種 基于單片機的智能電池充電器 ，該充電器是 由 ADuC824 單片機控制 ， 根據(jù)充電電池的 充電 狀態(tài)輸出一定的 PWM 脈沖波，進而 采用 涓流充電，恒流充電，恒壓充電和浮充電等四個階段 對鉛酸蓄電池 充電， 并且可以 通過單片機的 輸出端口顯示當(dāng)前的充電 狀態(tài) ， 在充電結(jié)束時自動終止充電， 蜂鳴器發(fā)出報警 聲，提醒用戶電池已經(jīng)充滿 ， 實現(xiàn)電池充電的智能化。一方面這些充電方式充電時間過長，不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)和生活的需要。 實際容量（ C）是在一定放電條件下蓄電池實際放出的容量。放電終止電壓和放電率有關(guān)。一般經(jīng)驗來講，當(dāng)電池的容量達到額定容量的 80%時，就可以認為電池的壽命基本結(jié)束了。 負極板上每個鉛原子放出兩個電子后，生成的鉛離子（ Pb2+）與電解液中的硫酸根離子（ SO42）反應(yīng)，在極板上生成難溶的硫酸鉛（ PbSO4）。 由圖 21可以看出：初始充電電流很大，但是衰減很快。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。間歇脈沖使蓄電池有較充分的反應(yīng)時間，減少了析氣量，提高了蓄電池的充電電流接受率。 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，能夠在較短的時間內(nèi)充進更多的電量，提高蓄電池的充電接受能力[2][5][12]。因此，這種控制 方法主要應(yīng)用于鎳鉻電池。 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，單獨采用其中的一種充電方式，沒有動態(tài)跟蹤電池的實際狀態(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。 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行轉(zhuǎn)換使得輸出的電壓和電流能夠滿足單片機的 +5V電壓范圍。 等 幾 種量程的輸入。 DAC 有一個控制存儲器 DACCON 和兩個數(shù)據(jù)寄存器 DACL/H。 充電 電路設(shè)計部分 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。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。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，同時也通用于各種無線電電子設(shè)備中。這類電阻器一般采用真空蒸發(fā)工藝制得，即在真空中加熱合金，合金蒸發(fā)，使瓷棒表面形成一層導(dǎo)電金屬膜。當(dāng)調(diào)寬電壓變化時，TL494 輸出的脈沖寬度也隨之改變，從而改變 MOSFET 的導(dǎo)通時間，達到調(diào)節(jié)、穩(wěn)定輸出電壓的目的，使電池電壓與設(shè)定值保持一致，形成閉環(huán)回路控制。 單片機電路 部分 本次設(shè)計采用 ADuC824，其連接 電 路圖如圖 34。當(dāng)設(shè)備連接