【正文】 它的耐熱性、噪聲電勢(shì)、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(shí)TL494 的 Q1和 Q2并在一起輸出 PWM 波 ， 如圖 37 所示。為了與平時(shí)學(xué)的 80C51 的 12MHz 的晶振頻率一致 ,且易編程， 我們可以對(duì)片內(nèi) PLL 的控制寄存器 PLLCON 進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn) 12MHz 的晶振頻率 。它有一個(gè)軌對(duì)軌的電壓輸出緩沖，可驅(qū)動(dòng) 10kΩ/100pF 的負(fù)載。20mV， 177。 針對(duì)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(jī)采用了由 AD公司生產(chǎn)的 ADuc824，它內(nèi)含有兩個(gè)獨(dú)立的 A/D轉(zhuǎn)換通道和一個(gè) D/A轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)部還有一個(gè)溫度傳感器，為設(shè)計(jì)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(diǎn)。 負(fù)增量檢測(cè)法的缺點(diǎn)是：電池電壓出現(xiàn)負(fù)增量后，電池已經(jīng)過(guò)充電，因此電池溫度較高。 ⑤ 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、 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(diǎn)，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。 脈沖充電方式首先是用脈沖電流 對(duì)電池充電，然后讓電池停充一段時(shí)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(kāi)始和結(jié)束時(shí)采用恒電流充電，中間用恒電壓充電。實(shí)驗(yàn)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(shí)間，并且對(duì)電池的容量和壽命也沒(méi)有影響。 鉛酸蓄電池放電過(guò)程的電化反應(yīng) 鉛酸蓄電池放電 時(shí)，在蓄電池的電位差作用下，負(fù)極板上的電子經(jīng)負(fù)載進(jìn)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(kāi)始使用的一段時(shí)間內(nèi)，電池容量增 加大約 5%10%，接下來(lái)的一段時(shí)間，電池的容量大約不變，然后開(kāi)始慢慢減 少，即開(kāi)始了電池的老化過(guò)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(huì)迅速下降，形成過(guò)放電。容量分為理論容量、實(shí)際容量和額定容量。 它的缺點(diǎn)是：充電初期，如果蓄電池放電深度過(guò)大，充電電流會(huì)很低，后期充電電流又過(guò)小，充電時(shí)間長(zhǎng)；此外蓄電池端電壓的變化也很難補(bǔ)償，充電過(guò)程中對(duì)落后的電池完全充電也很難完成，為了彌補(bǔ)恒壓充電的不足，在恒壓充電的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，當(dāng)充電電流較高的時(shí)候（如電池嚴(yán)重虧電，漏電，負(fù)荷過(guò)重等）這時(shí)應(yīng)采取限流措施，保持電流不超過(guò)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(jī)的智能電池充電器的設(shè)計(jì) I 基于單片機(jī)的智能 電池 充電器 的設(shè)計(jì) 摘 要 由于以往的充電器不能根據(jù)電池的 充電 狀態(tài)進(jìn)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(dú) 采用恒流 充電限壓充電和恒壓限流充電等模式對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)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(duì)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(dá)到一定程度時(shí)，這個(gè)電池就報(bào)廢了。同時(shí)在電池內(nèi)部進(jìn)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(shí)，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(shí)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(jìn)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(dòng)充放電開(kāi)關(guān)管）信號(hào)的頻率是固定的 ；其二為 脈沖電流幅值固定不變， PWM 信號(hào)的頻率可調(diào)。此外，鎳氫電池充足電后，電池電壓要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才出現(xiàn)負(fù)增量，過(guò)充電 較嚴(yán)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(shí)間控制，電壓控制和溫度控制的綜合控制法。 PWM電路是通過(guò) TL494芯片通過(guò)數(shù)據(jù)的采集輸出一定寬度的脈沖波來(lái)控制電池的充電階段， 從而實(shí)現(xiàn)充電電池的智能型充電。40mV， 177。它有兩個(gè)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(cè)量 VOLTAGE/AIN3 和電流檢測(cè)量 CURRENT/AIN1 送入到單片機(jī)的兩個(gè)獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，單片機(jī)將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，進(jìn)而進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)分析，確定充電進(jìn)入 充電四個(gè)階段的 哪個(gè)階段，同時(shí)將轉(zhuǎn)化的數(shù)字量通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換送到 TL494 的放大器的同相輸入端 DTC， 單片機(jī)在確定充電進(jìn)入哪個(gè)階 段后，將通過(guò) P0 口輸出給 8 段碼顯示，用來(lái)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(shí)，單片機(jī)將驅(qū)動(dòng)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(cè)到的電池電 流 轉(zhuǎn)換為 05V 的電信號(hào)，通過(guò)簡(jiǎn)單濾波電路進(jìn)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(guò)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(jì)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(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(hào)。 ③ 其它外設(shè) a. DAC ADuC824 上集成了一個(gè) 12 位電壓輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。主通道可通過(guò)調(diào)節(jié)編程放大器的增益而接收 177。同時(shí)還 進(jìn)一步 設(shè)置了防止電池過(guò)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(dá)到一定值時(shí)，充電器便自動(dòng)轉(zhuǎn)入浮充電模式。采用這種檢測(cè)法的快速充電器，可以對(duì)電池?cái)?shù)不同的電池組充電。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)。 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(guó)科學(xué)家馬斯對(duì)開(kāi)口蓄電池的充電過(guò)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。 可見(jiàn)，在未接通外電路時(shí) （電池開(kāi)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(dòng)勢(shì)。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。 （ 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(huì)上升，此時(shí)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(shí) (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(huì)自動(dòng)下降，所以析氣量少，充電時(shí)間較長(zhǎng)，能耗較低。 基于上述原因 本文 設(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(duì)鉛酸蓄電池 充電， 并且可以 通過(guò)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(dòng)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。一方面這些充電方式充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)和生活的需要。 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。放電終止電壓和放電率有關(guān)。一般經(jīng)驗(yàn)來(lái)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。 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（ 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(shí)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(hào)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]。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(guò)程 對(duì)于鉛酸蓄電池來(lái)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(méi)有動(dòng)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(duì)鉛酸蓄電池的充電效果不是很理想。 電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路分別采用將檢測(cè)到的電壓和電流通過(guò)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。 等 幾 種量程的輸入。 DAC 有一個(gè)控制存儲(chǔ)器 DACCON 和兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器 DACL/H。 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。設(shè)定輸入信號(hào)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(dòng)端通過(guò)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(shí)也通用于各種無(wú)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(shí)，TL494 輸出的脈沖寬度也隨之改變，從而改變 MOSFET 的導(dǎo)通時(shí)間，達(dá)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(jī)電路 部分 本次設(shè)計(jì)采用 ADuC824，其連接 電 路圖如圖 34。當(dāng)設(shè)備連接