【正文】 沖電壓，經(jīng)整流濾波后產(chǎn)生直流電壓為相應(yīng)的負(fù)載供電。而 Q 端為 低 電平后使 Q1 截止， Q2 導(dǎo)通，致使開關(guān)管 VT1 截止，以免 VT1 因存儲(chǔ)效應(yīng)不能及時(shí)截止，因功耗大而損 壞。 由市電電壓變換電路產(chǎn)生的 300V 電壓經(jīng) R5 限流，降壓后，對(duì)電源控制芯片或電源厚膜電路 IC1 供電端 Vcc 外接的濾波電容 C10 充電，當(dāng) C10 兩端電壓達(dá)到 IC1 內(nèi)啟動(dòng)電路的啟動(dòng)閥值后， IC1內(nèi)的啟動(dòng)電路開始工作并使基準(zhǔn)電壓發(fā)生器輸出電壓，為振蕩器等電路供電，實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的啟動(dòng)。光電耦合器也可工作于開關(guān)狀態(tài)，傳輸脈沖信號(hào)。 它 的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意的設(shè)置到從 Verf（ ） 到 36V范圍內(nèi)的任何值。 LM324本身具有許多特點(diǎn)，比如：一是具有短跑保 護(hù)輸出；二是真差動(dòng)輸入級(jí)；三是可單電源工作；四是低偏置電流，最大為 100nA；五是每個(gè)封裝含有四個(gè)運(yùn)算放大器；六是具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ埽黄呤枪材７秶鷶U(kuò)展到負(fù)電源；八是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列；九是輸入端具有靜電保護(hù)功能。此外，當(dāng)電源電壓異常時(shí)，功率開關(guān)管的電流增大，當(dāng)取樣電阻上的電壓超過 1V時(shí)， UC3842 就 停止輸出，有效地保護(hù)了功率開關(guān)管。而且 技術(shù)簡單、成熟、有多年的實(shí)用經(jīng)驗(yàn)、所需的元器件少、成本低 ，安全可靠，適應(yīng)市電輸入范圍寬都是其主要的優(yōu)點(diǎn) 。 3. 轉(zhuǎn)換電流： 轉(zhuǎn)換電流的參考值為 500mA左右。采用恒流充電法，可以將不同容量的蓄電池串聯(lián)在一起進(jìn)行充電?，F(xiàn)在全世界都在宣傳低碳生活，如果使用智能式充電器就能起到節(jié)約能量消耗，增加蓄電池的使用壽命 ， 不僅是對(duì)于電動(dòng)車也是對(duì)地球的一種保護(hù)。 密級(jí)： 科學(xué)技術(shù)學(xué)院 NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 THESIS OF BACHELOR （ 2021 — 2021 年） 題 目 48V 三段式電動(dòng)車 鉛酸儲(chǔ)電池智能控制充電器 學(xué) 科 部： 信息學(xué)科部 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 06 級(jí)電子信息工程（ 3） 班 學(xué) 號(hào)： 7020906134 學(xué)生姓名： 袁正華 指導(dǎo)教師： 王連英 起訖日期： 2021 年 11 月至 2021 年 5 月 I 48V 三段式電動(dòng)車鉛酸儲(chǔ) 電池智能控制充電器 專業(yè) ： 電子信息工程 學(xué) 號(hào) ： 7020906134 姓名 ：袁正華 指導(dǎo)教師： 王連英 摘要 ： 本設(shè)計(jì)介紹了充電器對(duì)蓄電池充電的一般原理， 從 閥控蓄電池內(nèi)部氧循環(huán)的設(shè)計(jì)理念出發(fā)，研究二段式和三段式充電方法對(duì)鉛酸蓄電池壽命的影響。 而且最近幾年許多新聞報(bào)道中都有使用者因?yàn)槭褂貌划?dāng)，比如蓄電池的反接 或者 先將充電器與市電相連再與蓄電池相接，這些都會(huì)危及到使用者的生命安全 和蓄電池的完好 ， 所以 我們需要一種更安全更環(huán)保的充電器，這定將是未來充電器的發(fā)展方向。但是各個(gè)蓄電池的容量應(yīng)當(dāng)盡可能相同，否 則應(yīng)當(dāng)以容量最小的蓄電池計(jì)算充電電流，當(dāng)小蓄電池充足之后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)摘除，再繼續(xù)給大容量蓄電池充電。通常該參考值范圍是 450— 550 mA,若此值過高，雖 然有利于 延長蓄電池的使用壽命，但增加了充電時(shí)間，但不能低于 400mA。 如下圖 方框圖 圖 充電器基本方案方框圖 6 第四章 硬件電路設(shè)計(jì) 電路總體設(shè)計(jì) 充電器采用的典型 構(gòu)成 主要由市電濾波電路，市電變換電路，啟動(dòng)電路，振蕩器， PWM電路，激 勵(lì)電路，開關(guān)管，誤差取樣放大電路，保護(hù)電路 等。 4腳 RT/CT 是 外接振蕩器 定時(shí)端。 1腳 OUT1是運(yùn)算放大器 1輸出，其空載電壓為 18V。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為 ，在很多應(yīng) 用中用它代替齊納二極管，例如數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路，可調(diào)壓電源 ， 開關(guān)電源等 。在傳輸脈沖信號(hào)時(shí)，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間存在一定的延遲時(shí)間，不同結(jié)構(gòu)的光電耦 合器輸入 和 輸出延遲時(shí)間相差很大 ，所以要對(duì)每個(gè)不同的光電耦合器區(qū)別對(duì)待。由于本次設(shè)計(jì)中的電源 IC 選用的是 UC3842，所以其啟動(dòng)電壓為 16V，耗電量為 1mA以下，所以由此可以得到： 限流，降壓電阻 R5： ? ????? ??? KR 1421012 16300 35 電阻 R5 所消耗的功率： ? ? ? ? 52 ??? 所以電阻 R5 可以選取的規(guī)格為 150 ?K /1W。開關(guān)管截止期間， T1次級(jí)繞組產(chǎn)生的脈沖電壓通過整流濾波電路獲得直流電壓，為相應(yīng)的負(fù)載供電。 N3 繞組輸出地脈沖電壓通過 D6 整流， C10 濾波產(chǎn)生 12— 20V 電壓，不僅取代啟動(dòng)電路為 IC1供電而且為光電耦合器 PC1內(nèi)的光敏管供電。 不可再生資源的的枯竭，能源的緊缺，環(huán)境的污染，注定了新技術(shù)新能源的開發(fā)將貫穿整個(gè)時(shí)代。影響鉛酸蓄電池壽命的因素很多，而采用正確的充電方式，能有效延長蓄電池的使用壽命。最后成為設(shè)備所需要的較為純凈的低壓直流電。主要包括電源變換電路、 PWM控制器、電圖（ 1） 恒流充電法 曲線 圖（ 2） 恒壓 充電法曲線 27 容電感儲(chǔ)能電路、充電電路、電池組、放電電路、采樣電路、上位機(jī)等，形成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。其工作頻率盡管可達(dá)500KHZ， 但受制作工藝、開關(guān)功率管頻率特性等因素的限制 ， 通常將 f0 設(shè)計(jì)在幾十千赫以下。進(jìn)人正常狀態(tài)后 ， 自饋線圈 N2上的高頻電壓經(jīng)過 D C4 整流濾波 ， 就作為 UC3842 的正常工作電壓。 數(shù)據(jù)采樣與 反饋 電路 圖 （ 7） 充、放電與維護(hù)電路 Q59 01 3R61 0kR91kQ3S F P 9 6 40D71 N 54 0 8D6M U R 8 60R41kQ19 01 3Q2S F P 9 6 40R31 0kR70 .2 /2 WR 2 75 /1 0 WB T 1B A T T E R YQ4S F P 9 6 40Q79 01 3R 1 01 0kR 2 81kP W M 3IN 1IN 3PWM1P W M 2IN 0IN 2R 2 91kR85 .1 kR51kL3C1R 4 41kQ 1 39 0 1 3Q 1 49 0 1 3Q 1 59 0 1 3R 4 61kR 4 81kP 3 _ 2 P 3 _ 3 P 3 _ 4R 4 31 0 kR 4 51 0 kR 4 71 0 k12J 1 0C O N 212J 1 1C O N 212J 1 2C O N 2接 TL431的 1腳 圖 （ 6） 延時(shí)與報(bào)警電路 31 XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD
。取 R15=10u、C15=4700PF 時(shí) ， 開關(guān)頻率 50? 、 C14 是消噪電容 ， R18 為過流檢測(cè)電阻。 ① 計(jì)算脈沖信號(hào)最大占空比 DMAX 當(dāng)電網(wǎng)電壓在 220V 土 20%范圍內(nèi)變化時(shí) ， 對(duì)應(yīng)于 176~264V。它能產(chǎn)生固定頻率而占空比可調(diào)的控制電壓 ,通過改變開關(guān)功率管的通斷狀態(tài) ， 來調(diào)節(jié)輸出電壓的高低 ， 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓目的。 所以， 該 設(shè)計(jì)選取方案二。也就是說，絕大多數(shù)的蓄電池不是用壞的，而是 “充壞 ”的 ！ 由此可見，一個(gè)好的充電器對(duì)蓄電池的使用壽命具有 無以言重 的作用 ！ 而且，傳統(tǒng)充電器的充電策略比較單一 ：只能進(jìn)行簡單的恒壓或者恒流充電 —— 以致充電時(shí)間很長，充電效率降低。為此，國家在 “十一 ?五 ”規(guī)劃中提出了 “節(jié)能、降耗、大力發(fā)展太陽能等清潔能源 ”的戰(zhàn)略性目標(biāo)。 N4繞組輸出的脈沖電壓通過 D10整流， C12濾波后，第一路通過 R13加到光電耦合器 PC1的 1 腳，為它內(nèi)部的發(fā)光管供電；第二路為芯片 LM324供電；第三路經(jīng) R23 限流，通過穩(wěn)壓管產(chǎn)生 5V 基準(zhǔn)電壓。該脈沖從芯片 6腳輸出后，驅(qū)動(dòng)開關(guān)管 VT1工作在開關(guān)狀態(tài)。 振蕩電路 當(dāng) UC3842 啟動(dòng)后， UC3842 的 8 腳會(huì)輸出 ，但同時(shí)會(huì)夾帶著高頻脈沖信號(hào)，這些脈沖信號(hào)會(huì)影響振蕩電路的正常工作，必須濾除，而容值越低對(duì)于高頻信號(hào)的濾除效果越好，所以接入一個(gè)低容值的濾波電容 C5=10nF 就可以很好的達(dá)到濾除效果。 IC1為 UC3842脈寬調(diào)制集成電路。 TL431是一種并聯(lián)穩(wěn)壓集成 電路，因其性能好，價(jià)格低，因此廣泛應(yīng)用在各種電源電路中。 3腳 Inputs1(+)是運(yùn)算放大器 1同相輸入端，其空載電壓為 。 5 腳 GND 是接地。在蓄電池的出口處分別 對(duì)其電壓和電流進(jìn)行采樣，然后通過誤差取樣放大電路影響光電耦合器的導(dǎo)通情況，從而控制 開關(guān)管的導(dǎo)通起到對(duì)電流和電壓的輸出控制 。當(dāng)個(gè)別蓄電池出現(xiàn)問題，使充電電流不能降為轉(zhuǎn)折電流時(shí)，會(huì)損壞同組其他蓄電池 。缺點(diǎn)是充電時(shí)間長，并且需要經(jīng)常調(diào)整充電電流。該充電器雖然存在維修難度大，功率小等缺點(diǎn)，但它具有體積小，重量輕，效率高，適應(yīng)市電輸入范圍寬，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，所以開關(guān)電源式充電器相對(duì)于變壓器式充電器和可控硅式充電器來說將會(huì)是今后電動(dòng)車充電器的發(fā)展方向，我也相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動(dòng)車以及電動(dòng)汽車的 也會(huì)有更加美好的未來。將整個(gè)設(shè)計(jì)方案分解成多個(gè)模塊電路的設(shè)計(jì) ，通過分析和計(jì)算獲得每個(gè)模塊中各個(gè)元器件的參數(shù)，最后將各個(gè)模塊進(jìn)行組合獲得完整的電路。 近年來鉛酸蓄電池自身的技術(shù)有了不小的進(jìn)步，比如全密封免維修鉛酸蓄電池的出現(xiàn)還有鉛酸蓄電池廣泛應(yīng)用于國防，通信，鐵路，交通工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門等，但作為其能量再次補(bǔ)充的充電器卻發(fā)展緩慢，充電時(shí)間過長， 充電電流調(diào)整不好，充電器輸出電壓不足等 等原因?qū)е滦铍姵氐氖褂脡勖蟠蟮乜s短，嚴(yán)重的制約著電動(dòng)車的發(fā)展。 恒流充電 恒流充電，又叫定電流充電法，在整個(gè)充電過程中，始終保持充電電流恒定不變。 2. 恒壓階段的參考電壓值： 恒壓階段的參考電壓值為 ，此值高有利于快速充足電，但容易造成蓄電池失 水，充電后期不能使電流降下來，容易導(dǎo)致蓄電池發(fā)熱變形；此值低則蓄電池快速充電的時(shí)間短，延長了蓄電池充足電的時(shí)間，但有利于向涓流階段轉(zhuǎn)換。這 個(gè) PWM信號(hào)送給開關(guān)電源開關(guān)管，從而便調(diào)節(jié) 開關(guān)管在一個(gè)周期內(nèi)關(guān)斷和導(dǎo)通的時(shí)間，也就是控制了高頻變壓器通斷的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)控制高頻變壓器輸出電壓和電流的大小。 3 腳 ISENSE是電流傳感端 又可定義為充電電流控制端 。該芯片工作電壓范圍為 3— 32V，靜態(tài)電流為 MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。 14腳 OUT4是運(yùn)算放大器 4輸出，其空載電壓為 0V。 IC 與 IF 之間的變化成線性關(guān)系，用半導(dǎo)體管特性圖示儀測(cè)出的光電 耦合器的輸出特性與普通晶體三極管輸出特性相似。而濾波 電容的容值大小的選取運(yùn)算如下：對(duì)于整流濾波電路，假設(shè)在電路圖的輸出端 C3并聯(lián)電阻 R，并且 I 為流過電阻 R的電流，大小為 200mA， U為電阻 R兩端的電壓為 300V，則計(jì)算結(jié)果為： 圖 市電濾波電路 12 負(fù)載電阻： ? ?????? 為了得到平滑的負(fù)載電壓： ? ?50122243 ??????? TTRC? 由此得到濾波電容： ? ?F27 ???? 若考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng) %10? ，則電容器承受的最高電壓為： ? ? cm ??? 根據(jù)上面的計(jì)算過程應(yīng)選用標(biāo)稱為 47 F? /400V 啟動(dòng)和供電電路 開關(guān)電源分為自激式開關(guān)電源和他激式開關(guān)電源兩種，其主要區(qū)別在于自激式開關(guān)電源是由電阻和電容限流組成的，而他激式開關(guān)電源是通過電源 IC 來啟動(dòng)。同時(shí)當(dāng) C7兩端電壓使電流比較器的同相輸入端電壓超過其反相輸入端電壓后，電流比較