【文章內(nèi)容簡介】 上升較快，當(dāng)電壓上升至補(bǔ)足充電電壓閾值時，轉(zhuǎn)入補(bǔ)足充電階段。 補(bǔ)足充電快速充電終止后，電池并不一定充足電，為了保證電池充入100％的電量，對電池還要進(jìn)行補(bǔ)足充電。此階段充電采用恒壓充電，可使電池容量快速恢復(fù)。此時充電電流逐漸減小，當(dāng)電流下降至某一閾值時，轉(zhuǎn)入浮充階段。 浮充電此階段主要用來補(bǔ)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(bǔ)充電荷，這樣可使電池總處于充足電狀態(tài)。此時也標(biāo)志著充電過程已結(jié)束。第三章　設(shè)計方案論證 控制方式 單片機(jī)的控制方式根據(jù)鉛蓄電池脈沖魁岸素充電理論，可利用單片機(jī)的輸出脈沖控制半橋式變換器的兩個開關(guān)管VV2的通斷。單片機(jī)通過各種檢測電路在充電過程中對鉛蓄電池進(jìn)行檢測并做出相應(yīng)的控制處理。鉛蓄電池的充電溫度可以通過溫度傳感器測量，將測出的電壓量送至單片機(jī)的輸入口，充電電壓有兩個分壓電阻檢測。單片機(jī)通過檢測的蓄電池的充電溫度、充電電流、充電電壓等，再經(jīng)軟件處理計算后控制主電路處于不同的充電狀態(tài)：預(yù)充電、脈沖快速充電、補(bǔ)足充電和浮充電?！】傮w控制方案如11圖所示。圖11 單片機(jī)總體控制方案 脈沖調(diào)制控制器SG2535的控制方式通過對電壓、溫度的檢測控制脈沖調(diào)制控制器SG2535的輸出脈沖寬度，以實現(xiàn)不同階段的充電、暫停和終止充電。本方案由脈沖調(diào)制控制器SG2535輸出的脈沖控制開關(guān)管VV2的柵極，以達(dá)到控制充電狀態(tài)的目的?！　?方案設(shè)計基于鉛蓄電池的充電理論，充電器主電路采用半橋變換器高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源。而控制電路通過單片機(jī)控制。電網(wǎng)點先經(jīng)過各種保護(hù)環(huán)節(jié)，在通過EMI濾波器除去共模信號。橋式整流后，通過兩電容分壓，分壓后與兩開關(guān)管VV2相聯(lián)。組成半橋式功率變換器，將正弦交流電壓變換成約高于充電電壓的脈沖電壓。在經(jīng)過半橋濾波和LC濾波電路使電壓達(dá)到一較穩(wěn)定值?？刂齐娐酚蓡纹瑱C(jī)AT89S51組成，電源由電網(wǎng)交流電經(jīng)過變壓器變壓、全橋整流、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后提供。單片機(jī)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。另外，通過檢測充電電壓和電流值，控制單片機(jī)輸出脈沖寬度，以進(jìn)入不同的充電階段。第四章　硬件電路設(shè)計 充電器主電路設(shè)計a) 橋式整流由于單相半波整流只利用了電源電壓的半個周期，同時整流電壓的脈動較大。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。單相橋式整流電路由4個整流二極管接成電橋的形式構(gòu)成，如圖12所示。圖12　橋式整流電路由電路圖可知，無論電壓U2是在正半周還是負(fù)半周，負(fù)載上都有相同方式的電流流過。因此，在負(fù)載得到的是單相脈動電壓和電流。忽略二極管導(dǎo)通時的正向壓降，則單相橋式整流電路的波形圖如下?！　　　　? 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：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。b) 電容濾波電路電容濾波電路是在整流電路的直流輸出側(cè)與負(fù)載并聯(lián)電容器，利用電容的端電壓在電路狀態(tài)改變時不能突變的原理，使輸出電壓趨于平滑。電容濾波電路如下所示?！　　　　　　　　　　　　　　　D14　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。電路簡單，輸出電壓高，只是輸出電壓不穩(wěn)定。電容濾波是的輸出電壓平均值為：全波：　　U3 = (～)U1 = (～)220V = 264V () 半橋逆變電路半橋逆變電路由兩個導(dǎo)電臂構(gòu)成，每個導(dǎo)電臂由一個全控器件和一個反并聯(lián)二極管組成。電路圖如下所示。直流側(cè)接有兩個相互串聯(lián)切足夠大的電容器C1和C2，滿足C1=C2。圖15　　半橋逆變器電路在一個周期內(nèi)，開關(guān)管VV2的基極信號各有半周正偏、半周反偏，且互補(bǔ)。設(shè)在t2時刻以前V1導(dǎo)通，V2截止，則U4=177。1/2U3。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。U4=－1/2U3。t3時刻i0降至零，D2截止，V2導(dǎo)通，i0開始反向增大。此時仍然有U4=－1/2U3。t4時刻V2截止，同時給V1發(fā)出導(dǎo)通信號，由于感性負(fù)載中的電流i0不能立即改變方向，于是D1先導(dǎo)通續(xù)流。此時仍然有U4=＋1/2U3。t5時刻i0降至零， V1導(dǎo)通。U4=＋1/2U3。由上分析可知，輸出電壓U4周期為TS矩形波，其幅值為1/2U3。當(dāng)V1或V2導(dǎo)通時，負(fù)載電流和電壓同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量。而當(dāng)D1或D2導(dǎo)通時，負(fù)載電流和電壓反方向，負(fù)載中電感的能量向直流側(cè)反饋，即負(fù)載將起吸收的無功能量反饋回直流側(cè)，反饋的能量暫時存儲在直流側(cè)的電容中。該電容起緩沖這種無功能量的作用。半橋逆變電路輸出電壓波形如圖所示?！　　　　　　　　　D16　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。主變壓器施加電壓只有一半輸入電壓值1/2U4(＋132V)。開關(guān)管的反向耐壓比較低。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。經(jīng)變壓器整流濾波輸出，實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)變。a) 估算采用EE55鐵氧體磁芯的功率容量EE55的中心柱截面積為Ae=，窗口面積為AQ=，它的功率容量乘積為Ap=AeAQ==。當(dāng)開關(guān)頻率選50KHz時：Ap= AeAQ=(PT106)/(2ηfBMδKMKG)＝(600106) /(250103150021)= 5可見，采用EE55磁芯時，其功率容量足夠大．原邊繞組匝數(shù)：　　　NP=(VINP/2)108/(4fBmAe)=(280/2) 108/4501031500= 　　故NP取整數(shù)14匝。b) 充電器的容量計算當(dāng)充電器為36V,12A時蓄電池的充電最大容量為：　　36V12A＝432W故變壓器鐵芯的容量計算可按照500W容量計算。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：　　　　 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。VOP要考慮三個因素之和，即：V0=40V+4010%=44V，二極管壓降：VD=, 濾波電感直流壓降為VL=。，則有：　　　 VOP=(44++)/=50V因此原副邊繞組匝數(shù)比為：　　副邊繞組匝數(shù)為：　　Ns=Np/3=14/3= (取5匝)經(jīng)過實驗證明，當(dāng)開關(guān)變壓器原邊繞組為20匝，副邊繞組匝數(shù)為8匝時，半橋變壓器的開關(guān)脈沖電壓波形有所改善。 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。整流前后電壓波形如下圖所示。 控制電路的設(shè)計a) 溫度檢測電路溫度檢測所使用的傳感器非常多，熱敏電阻是其中一種用半導(dǎo)體材料制成的敏感元件，起主要特點是靈敏度高、體積小、功耗低而且價格低廉。用熱敏電阻構(gòu)成的溫度檢測電路較為簡單，使用電阻分壓電路，將溫度變化引起的電阻變化轉(zhuǎn)為電壓信號，可以直接傳送給單片機(jī)處理。下表為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的分度表。表1　熱敏電阻分度表溫度/℃電阻/kΩ溫度/℃電阻/kΩ溫度/℃電阻/kΩ304050314151324252334353344454354555364656374757384858394959溫度檢測電路如下所示。它是有溫度傳感器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器兩部分組成，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有NE555時基集成電路構(gòu)成。熱敏電阻RT用作溫度傳感器。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(jìn)入穩(wěn)態(tài)，電路置位，輸出端3腳輸出高電