【文章內容簡介】 值電壓后，電壓會下降一定的值△V，通過檢測這個一△V來判斷電池是否充滿。這種方法是目前電池界公認的最佳檢測方法。(6) 零△V(O△V)法當電池充滿達到一峰值電壓后不變化，通過檢測這個峰值電壓，即零△V來判斷電池是否充滿。第三章 可充電穩(wěn)壓電源總體方案設計 與普通穩(wěn)壓電源不同，智能可充電穩(wěn)壓電源是通過用戶選擇，單片機控制輸出不同的電壓，并且充電等操作過程也全部由單片機完成，不需人工干預，達到智能化。根據電源設計方案，本章首先提出具體的技術指標和性能要求，然后進行開關電源電路、單片機控制電路和充放電控制電路與方案的設計。(1) 穩(wěn)壓供電：12V/24V；(2) 電池浮充：177。 / 27177。；(3) 電池激活：對新電池或長期不用的電池進行激活，恢復電池容量；(4) 常規(guī)充電：；(5) 快速充電：；(6) 對鎳鎘、氫鎳電池組充電為負脈沖組合充電，對鋰電池組為恒壓限流法充電。充電過程中采用零斜率、負斜率檢測及最大時間、最高電壓保護。電池充滿時，指示燈閃爍并有音響提示，自動停止充電，以確保電池不過充電；(7) 具有輸出保護功能 ①177。，電源能自動停止輸出，告警指示燈亮，并有音響告警。 ②輸出電壓選擇12V時，若輸出電壓=16177。，電源能自動停止輸出，告警指示燈亮，并有音響告警。 ③輸出電壓選擇24V時，若輸出電壓=31177。，電源能自動停止輸出，告警指示燈亮，并有音響告警。 (8)具有輸入保護功能當輸入交流電壓高于264V~272V或低于150V~160V時，關斷輸出，告警指示燈亮，并有音響告警，電壓恢復正常時，自動恢復工作。(1) 交流電壓輸入范圍：160V~270V , 50Hz177。13Hz；(2) 外形尺寸：256mm163mm73 mm；(3) 重量：；(4) 環(huán)境要求① 工作環(huán)境溫度 穩(wěn)壓供電:40℃~+55℃。 充電:25℃~+55℃。② 儲存溫度:55℃+70℃；(5) 充電① 被充電池組電壓:標稱電壓為12V/24V的隔鎳、氫鎳或鋰電池組。② 充電時間:常規(guī)充電時間=360min?？焖俪潆姇r間150min。③ 充電容量:充電后電池組的平均放電容量不低于電池組實際容量的95%。④ 最大充電電流:。(6) 直流穩(wěn)壓① 輸出直流電壓 穩(wěn)壓供電:12177。177。 12V供電設有浮充電壓:177。 24V供電設有浮充電壓:27177。② 輸出最大直流電流:6A/24V、。③ 負載效應:Su177。13%。④ 源效應:Si177。2%。⑤ 紋波電壓:輸入220V，負載電流為6A時，紋波+噪聲電壓峰—峰值1%。(7) 電源效率:n≥80%；(8) 電磁兼容:符合GJB151A中CE102, CS101, CS114, RE102, RS103要求；(9) 沖擊要求:；(10)振動:；(11)溫熱:；(12)鹽露:；(13)防雨:。 根據電路功能把電源劃分為開關電源電路、單片機控制電路和充放電控制電路三部分。圖3. 1電源的系統(tǒng)框圖 開關電源電路半橋式開關電源具有變壓器雙向勵磁、無變壓器偏磁問題，而且對比全橋式開關電源開關較少、成本低，設計和開發(fā)相對容易，所以這里電源選用了半橋式開關電源。，利用PWM控制器SG1525A搭建半橋式開關電源。能夠提供選擇的電壓輸出，具有過流、過壓等硬件保護措施。 ，單片機控制電路包括: (1)穩(wěn)壓供電時監(jiān)測輸出電流、電壓； (2)充電時監(jiān)測電池端電壓和調整輸出電流； (3)監(jiān)測輸入電壓的變化； (4)接收按鍵信息并做出相應的處理； (5)提供工作和故障時的聲音和燈光指示； (6)在有故障時迅速做出相應的保護。 單片機采用美國Microchip公司的PIC系列單片機，本身帶有10位A/D轉換功能，已足夠滿足對輸入、輸出電流、電壓的采樣檢測精度。并且單片機提供有足夠的I/O口，能滿足按鍵、蜂鳴器和指示燈的要求。 考慮到要滿足惡劣條件下使用，常用的液晶顯示屏在低溫下會顯示不清，所以用溫度范圍寬的高亮二極管替代。 穩(wěn)壓充電控制電路主要是利用開關電源輸出進行脈沖充、放電控制。包括充電控制電路和放電控制電路。圖3. 3充放電控制電路框圖 不同種類的電池具有不同的充電特性。根據技術指標，要求電源能對不同容量和端電壓的鎳鎘、鎳氫和鋰離子電池組充電。 考慮到目前裝備配發(fā)的電池大多為鎳鎘、鎳氫電池所以把重點放在了怎樣對鎳鎘、鎳氫電池進行高效地充電。不過充、不欠充并對這些電池的“記憶”效應進行消除。 對電池采用脈沖充電，并在充電脈沖的間歇插入短暫的放電脈沖，在不充不放的時間段檢測電池的電壓，送入A/D轉換以檢測一△V和O△V的到來。利用三次完整的放—充循環(huán)消除電池的“記憶”效應。對鋰離子電池采用先恒流后恒壓的方法，保證將電池充滿。 電池的放電考慮放電電阻的體積不能太大和散熱的因素，按電流的大小當選擇12V電池組的時候將放電管完全打開進行直流放電； 24V電池組將采用脈沖放電以減小平均電流。 在硬件實現上主要利用單片機PIC16F877控制PWM控制器產生脈沖輸出或直流輸出并利用單片機本身的10位A/D進行△V檢測。 。第四章 可充電穩(wěn)壓電源的硬件設計 根據電源的硬件設計方案，本章對電源的硬件進行具體設計。包括開關電源電路、單片機控制電路、充放電控制電路和電磁兼容方面的設計。 利用PWM控制器搭建半橋式開關電源電路。 。 半橋式電路原理圖 輸入交流220V通過噪聲濾波器，再經過橋式整流濾波B2得到直流電壓約E=300V,此電壓加到半橋式功率變換器上。 ，在t0期間，當半橋變換器加上直流300V，而開關管Ql, Q2的基極無控制脈沖時，它們都處于截止狀態(tài)，由電容器C25, C26的分壓作用，Q1, Q2的源一漏間電壓均為1/2E，開關變壓器T2兩端無電壓。 在t1期間，來自PWM的控制脈沖加到Q1的柵極時，Q1導通，電源電流ICl就從E經Q1,隔直電容器C2開關變壓器T2和電容器C26流向地，此時Q1導通飽和，開關管Q2源極電壓升為E，變壓器T2兩端電壓V=1/2E。 在t2期間，無控制脈沖送入Q1, Q2的柵極，它們都處于截止狀態(tài)，開關變壓器T2兩端電壓為零。 在t3期間，來自PWM的控制脈沖加到Q2的柵極時，Q2導通，電流IC2從E經電容器C2變壓器T電容器C27和Q2流向地，此時Q2導通飽和，開關管Q2源極電壓降為0,變壓器兩端電壓V=1/2E 。 由此類推，當Q1, Q2按一定PWM控制脈沖方波交替導通和截止，變壓器兩端得到交變的準方波。 圖4. 2開關變壓器初級電壓波形 在開關變壓器次級產生的矩形脈沖經高速整流二極管D2整流，再經由扼流圈Ll,L2和電容C21, C22, C32構成的II形濾波器濾波，得到純凈的直流輸出。 為了改善控制脈沖的前后沿陡度和防止振蕩，減小IGBT集電極大的電壓尖脈沖，一般在柵極串聯電阻Rg，一般選Rg為幾歐～十幾歐，這里取10歐。 主要器件參數設計 (1)工作頻率開關電源的開關頻率越高，高頻變壓器、扼流圈就可做得越小，電源體積也就越小。然而，開關頻率越高，意味著功率開關管的開關損耗要增加、效率會降低，所以開關頻率要受到功率開關管的制約，這里選取開關頻率為20KHz。(2)功率開關管開關電源的開關元件有很多種類，例如雙極性晶體管、快速晶閘管、可關斷晶閘管、場效應晶體管和絕緣柵雙極型晶體管等。其中，經常使用的是場效應晶體管和絕緣柵雙極型晶體管，在小功率變換器上也延續(xù)使用雙極性晶體管。隨著現代電力電子器件技術的發(fā)展，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)以其電壓型驅動、驅動功率小、開關速度高、飽和壓降較低以及可耐高電壓大電流的優(yōu)點，己成為當前在工業(yè)領域中應用最廣泛的電力電子器件。IGBT有如下優(yōu)點:① IGBT的開關速度高、開關損耗小。② 在相同電壓和電流定額的情況下，IGBT的安全工作區(qū)比大功率晶體管(GTR)大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。 ③IGBT的通態(tài)壓降比功率場效應晶體管(MOSFET)低，特別是在電流較大的區(qū)域。 ④與GTR相比，IGBT的耐壓和通流能力還可以進一步提高，同時可保持開關頻率高的特點。本電源選用功率開關管為SGF80N60UF(80A, 600V)。 (3)高頻變壓器由于電源為對稱半橋式，變壓器無需加氣隙。為了減小漏感、降低電磁干擾，高頻變壓器磁芯選用R2KB材質環(huán)形鐵氧體，尺寸為:37237mm，用4個疊繞。①確定原邊匝數Np原邊繞組匝數可由下面公式計算: