【文章內(nèi)容簡介】 充電器對蓄電池的使用壽命具有舉足輕重作用。） 鉛酸 蓄電池工作 結(jié)構(gòu)及 原理 鉛酸蓄電池的正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛（ PbO2），呈深棕色；負(fù)極板上的活性物質(zhì)是海綿狀的純鉛（ Pb），成青灰色。將活性物質(zhì)調(diào)成糊狀填充在柵架的空隙里并進行干燥即形成極板。 將正、負(fù)極板各一片浸入電解液中，可獲得 2V左右的電動勢。為了增大蓄電池的容量，常將多片正、負(fù)極板 分別并聯(lián)，組成正、負(fù)極板組。在每個單格電池中，正極板的片數(shù)要比負(fù)極板少一片，這樣每片正極板都處于兩片負(fù)極板之間，可以使正極板兩側(cè)放電均勻，避免因放電不均勻造成極板拱曲。 鉛酸蓄電池的電化學(xué)反應(yīng)原理就是充電時將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能在電池內(nèi)儲存起來，放電時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能供給外系統(tǒng)。其充 電和放電過程是通過電化學(xué)反應(yīng)完成的，電化學(xué)反應(yīng)式如下： 充電： 2PbSO4+2H2O＝ PbO2+Pb+2H2SO4（電解池） 陽極： PbSO4 + 2H2O－ 2e === PbO2 + 4H+ + SO4 2 陰極 ： PbSO4 + 2e=== Pb + SO 4 2 放電： PbO2+Pb+2H2SO4＝ 2PbSO4+2H2O（原電池） 負(fù)極 ： Pb + SO4 2－ 2e === PbSO4 正極 ： PbO2 + 4H+ + SO4 2 + 2e=== PbSO4 + 2H2O 充電時，蓄電池的正、負(fù)極分別與直流電源的正、負(fù)極相連，當(dāng)充電電源的端電壓高于蓄電池的電動勢時，在電場的作用下，電流從蓄電池的正極流入，負(fù)極流出，這一過程成為充電。蓄電池充電過程是電能轉(zhuǎn)換為 化學(xué)能的過程。 充電時，正、負(fù)極板上的 PbSO4 還原成 PbO2 和 Pb，電解液中的 H 2SO4 增多，密度上升。 當(dāng)充電接近終點時， PbSO4 已基本還原成 PbO2 和 Pb，這時，過剩的充電電流將電解水使正極板附近產(chǎn)生 O2 從電解液中溢出，負(fù)極板附近產(chǎn)生 H2 從電解液中溢出，電解液液面高度降低。 因此，鉛酸蓄電池需要定期補充蒸餾水。 蓄電池充足電的標(biāo)志是： 電解液中有大量氣泡冒出，呈沸騰狀態(tài)； 電解液的密度和蓄電池的端電壓上升到規(guī)定值，且在 2~3h 內(nèi) 13 保持不變。 當(dāng)蓄電池的正、負(fù)極板浸入電解液中時，在正、負(fù)極板間就會產(chǎn)生約 的靜止電動勢，此時若接入負(fù)載，在電動勢的作用下，電流就會從蓄電池的正極經(jīng)外電路流向蓄電池的負(fù)極，這一過程稱為放電，蓄電池的放電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。 放電時，正極板上的 PbSO4 核負(fù)極板上的 Pb，都與電解液中的H2SO4 反應(yīng)生成硫酸鉛（ PbSO4） ，沉附在正、負(fù)極板上。電解液中 H2SO4不斷減少，密度下降。 蓄電池放電終了的標(biāo)志是： 單格電池電壓降到放電終止電壓； 電解液密度降到最小許可值。 放電終止電壓與放電電流的的大小有關(guān)。放電電流越大，允許的放電時間久越短，放電終止電壓也越低。 鉛酸蓄電池的容量 電池在一定放電條件下所能給出的電量稱為電池的容量，以符號 C 表示。常用的單位為安培小時，簡稱安時（ Ah）或毫安時（ mAh）。電池的容量可以分為理論容量，額定容量，實際容量。 理論容量是把活性物質(zhì) 的質(zhì)量按法拉第定律計算而得的最高理論值。為了 比較不同系列的電池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質(zhì)量電池所能給出的理論電量，單位為 Ah/l或 Ah/kg。 實際容量是指電池在 一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積，單位為 Ah，其值小于理論容量。 額定容量也叫保證容量，是按國家或有關(guān)部門頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，保證電池在一定的放電條件下應(yīng)該放出最低限度的容量。 鉛酸蓄電池的充電方式 鉛 酸蓄電池目前的充電方式主要有恒流、恒壓、恒壓限流、脈沖快速充電 。 1. 恒流充電 指充電電流保持恒定的充電方法。 可以將不同電壓值、容量相近的蓄電池串 聯(lián)起來充電。如果容量不同，應(yīng)按容量小的蓄電池來決定充電電流。 為縮短充電時間按，充電過程通常分為兩個階段。第一階段采用較大的充電電流，使蓄電池的容量得到迅速恢復(fù)，當(dāng)蓄電池電量基本充足，單格電池電壓達到 ，開始電解水產(chǎn)生氣泡時，轉(zhuǎn)入第二階段，將充電電流減小一半，直到 單格電壓上升到 ， 電解液密度和蓄電池端電壓達到最大值且在 2~3h 內(nèi)不再上升，蓄電池內(nèi)部劇烈冒出氣泡時為止。 恒流充電的適應(yīng)性強，可任意選擇和調(diào)整充電電流的大小，有利于保持 14 蓄電池的技術(shù)性能和延長使用壽命，其缺點是充電時間長，要經(jīng)常調(diào)節(jié)充電電流。 一般適用于新蓄電池和故障修復(fù)蓄電池的初充電。 2. 恒壓充電 恒壓充電是指充電過程中，充電電源電壓保持恒定的充電方法。 可以將相同壓值的蓄電池并聯(lián)起來一起充電。 若充電電壓過高，將導(dǎo)致過充電；充電電壓過低，將導(dǎo)致充電不足。一般單格電池充電電壓選為 。 在恒壓充電初期，充電電流較大， 4~5h 內(nèi)即可道道額定容量的90%~95%，因而充電時間較短，而且不需要照管和調(diào)整充電電流，適用于蓄電池的 補充充電。由于充電電流不可調(diào)節(jié)，所以不適用于 心蓄電池和故障蓄電池初充電和去硫化充電，汽車上發(fā)電機對蓄電池的充電為 定壓充電。 3. 恒壓限流充電 恒壓限流法實際上是講恒壓充電和恒流充電相結(jié)合，又可稱為混合充電法。在充電開始階段，由于電池電壓過低，為避免電流過大而損壞電池，就采用恒流充電法來限制充電電流。當(dāng)電壓達到預(yù)定值時，進入恒壓充電方式。恒壓限流方式是大多數(shù)電池廠商推薦的充電方式。由于蓄電池充電電壓較低，充電后期電流很小。因此電解液中產(chǎn)生的氣泡很少，可以節(jié)省電能、降低蓄電池的溫升，避免損壞電池的極板。恒壓限流方式是一種很有效的充電方式，加上過充判斷、浮充控制、溫度補償?shù)染每梢孕纬梢粋€簡單的充電管理系統(tǒng)，蓄電池可以再 這個系統(tǒng)下更好地工作。 4. 脈沖快速充電 在充電過程中，只要充電電流不超過蓄電池可接受的電流，蓄電池內(nèi)部就不會產(chǎn)生大量的氣泡。蓄電池中產(chǎn)生的極化現(xiàn)象會阻礙充電，并且使出氣率和溫升顯著升高。音癡，極化電壓是影響充電速度的重要因素。用周期性的脈動電流給電池充電可以使電池有時間恢復(fù)其原來狀態(tài)，減小極化現(xiàn)象的影響，解決快速充電面臨的難題。但是目前這種充電方式還在研究階段，對于采用多大的脈沖周期，占空比又是多少之類的具體問題還沒有一個定論。 太陽能電池與蓄電池的配接 選取蓄電池時 ,應(yīng)該根 據(jù)太陽能電池功率的大小來選用不同的種類的充電電池和蓄電池。小功率的太陽能電池可選用鎳鎘、鎳氫或者鋰電池等 ； 中功率的太陽能電池 ,可以選用密封的免維護的鉛酸蓄電池 ； 而大功率的太陽能電池則應(yīng)該選 15 用鉛酸蓄電池或者是蓄電池組。在使用中電池的電壓可以通過串聯(lián)獲得加倍 ,電流(容量 )可以通過并聯(lián)加倍。但是在應(yīng)用中注意以下幾個問題 : 不同種類或者新舊程度不同的蓄電池不宜混用 ； 不同容量、不同結(jié)構(gòu)的蓄電池不可串聯(lián)使用 ； 不同電壓、不同特性的蓄電池不能并聯(lián)使用 。 目前生產(chǎn)太陽能電池的商家的產(chǎn)品 、種類和規(guī)格都是多種多樣的。對于蓄電池來講 ,一般有 6V、 12V、 24V 的 ,那么如何將太陽能電池和蓄電池配接起來 ?通常來說 ,太陽能電池的額定輸出電壓要比蓄電池高 ～ 倍 ,這是因為蓄電池的充電效率決定的 ,因為太陽能電池的充電 ,不 像 使用市電給蓄電池充電一樣有較大的選擇余地 ,況且它在給蓄電池充電的時候功率波動比較大 ,這要先考慮太陽能電池的成本問題。假如蓄電池的充電時率選擇在 C10,充電的補償值定位 倍 ,那么一個額 定 12V 電 壓的蓄電 池應(yīng)當(dāng)選 配的太陽 能電池的 電壓應(yīng)該在12V= 左右的太陽能電 池 ,這個電壓值已經(jīng)接近蓄電池的極限充電電壓。 在太陽能電池的與蓄電池并聯(lián)充電時 ,還要注意防止樹木和建筑物的遮擋照射太陽能電池的光線 ,或在陰天和夜晚時太陽能電池不能發(fā)電 ,所以在電路中一定要串聯(lián)一個整流二極管防止太陽能電池在電壓下降或者不發(fā)電時蓄電池對太陽能電池逆放電 。 用硅管 IN400 系列 (最大電流為 1A)或者 IN54 系列 (最大電流 3A),并聯(lián)使用二極管時注意選擇內(nèi)阻一致性的。 對于大功率的太陽能電池組件 (小功率就免了 )。為防止太陽能電池在強光下由于遮擋受損 ,最好在太陽能電池組件輸出端的兩極并聯(lián)一個旁路二極管 ,防止某塊電池組在得不到光照而成為負(fù)載產(chǎn)生嚴(yán)重發(fā)熱 ,旁路二極管的電流值不能低于該塊太陽能組件的電流值。 第二章 主要元器件的介紹 關(guān)于 LT3757 LT3757 概述 凌力爾特公司 (Linear Technology Corporation)推出寬輸入 電壓 范圍 、電流模式DC/DC 控制器 LT3757， 該器件適用于升壓型、反激式、 SEPIC 和負(fù)輸出電源應(yīng)用，能夠產(chǎn)生正或負(fù)的穩(wěn)定輸出電壓。 LT3757 有兩個電壓反饋誤差 放大器 和基準(zhǔn)電壓。一套用于正輸出電壓，具有 基準(zhǔn)電壓；另一套用于負(fù)輸出電壓，具有 基準(zhǔn)電壓，兩個基準(zhǔn)都來自單一反饋引腳，從而使 LT3757 成為適用于多種類型電源設(shè)計的高度通用 DC/DC 控制器。 LT3757 在 至 40V 的輸入電壓范圍內(nèi)工作，實現(xiàn)高達 96%的效率，非常適用于工業(yè)、汽車、醫(yī) 療和電信應(yīng)用。由于具有從 100kHz 至 1MHz 的 可編程 固定或可同步工作頻率，因此設(shè)計師可以選擇多種電感器和電容器，以優(yōu)化尺寸、 16 性能和成本。固定頻率、電流模式控制可在寬電源和輸出電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)定工作，加之全陶瓷電容器設(shè)計，從而實現(xiàn)了更小的解決方案尺寸。 LT3757 用內(nèi)部 調(diào)節(jié)的 電源驅(qū)動外部 N 溝道 MOSFET?？删幊誊泦釉试S控制輸出電壓接通時間。此外， LT3757 具有遲滯的可編程輸入欠壓閉鎖以及輸出過壓和過流保護 LT3757 采用耐熱增強型 MSOP10 和 3mm 3mmDFN10 封裝，兩種封裝都具備了 40oC 至 125oC 的擴展和工業(yè)溫度范圍版本。 以 1000 片為單位批量購買，每片價格為 美元。 LT3757 性能概要 ? 面向升壓型、反激式、 SEPIC 和負(fù)輸出應(yīng)用 ? 寬輸入工作電壓范圍： 至 40V ? 利 用單個反饋引腳設(shè)置正或負(fù)輸 出電壓 ? 可選固定 100kHz 至 1MHz 工作頻率 ? 可同步至 一個 外部時鐘 ? 可編程軟啟動 ? 集成的低端驅(qū)動器 ? 電流模式控制 提供超卓的瞬態(tài)響應(yīng) ? 內(nèi)部 低壓差電壓穩(wěn)壓器 ? 低停機電流 1uA ? 輸出過壓和過流保護 ? 具遲滯的可編程輸入欠壓閉鎖 LT3757 引腳說明及功能 VC（ Pin 1）：誤差放大 器 補償引腳， 用于穩(wěn)定與外部 RC 網(wǎng)絡(luò)的電壓回路 。 FBX（ Pin 2）：正，負(fù)反饋引腳， 通過外部 電阻分壓器 收到反饋的輸出電壓 ，調(diào)節(jié)到 GND 的頻 率在啟動和故障情況時 FBX 被關(guān)閉 。 SS（ Pin 3）： 軟啟動引腳。該引腳電壓調(diào)節(jié)補償引腳（ VC）的鉗 位 。在軟啟動間隔設(shè)置一個外部電容器。該引腳有一個 10μ A 的（典型）的上拉電流源 作 為內(nèi)部 的軌道。 軟啟動引腳復(fù)位到 GND 是由熱條件欠壓鎖定在 SHDN / UVLO門，欠壓或過壓 條件 下 的 INTVCC 或內(nèi)部 過熱鎖定 。 RT（ Pin 4）： 開關(guān)頻率調(diào)節(jié)引腳。 使用一個電阻接 GND 來 設(shè)置頻率 。不允許這個引腳開路。 SYNC（ Pin 5）：頻率同步引腳。用于同步的開關(guān)頻率到 一個外部時鐘。若使用此功能，一個 RT 電阻應(yīng) 選擇 開關(guān)頻率低于 20％的同步脈沖的頻率。若 不使用此功能 則連接 SYNC 引腳到 GND。 當(dāng) FBX 接 至 GND 時 SYNC 可忽略 。 SENSE（ Pin 6）：控制回路的電流檢測的輸入。開爾文連接這個引腳到 場效應(yīng)管正極的 N 開關(guān)電源電流檢測電阻 。檢測電阻負(fù)極的電流應(yīng)連接到 GND 平面靠近 IC。 GATE（ Pin 7）： N 溝道 MOSFET 柵極驅(qū)動器輸出。 在 INTVCC 和 GND 之間切換。 當(dāng)集成電路被關(guān)閉， 熱停工或 者 當(dāng) INTVCC 高于或低于過壓或紫外線閾值時分別 驅(qū)動 到 GND。 INTVCC（ Pin 8）： 穩(wěn)壓電源負(fù)載和內(nèi)部柵極驅(qū)動 器。 由 VIN 提供 ，能調(diào)節(jié)到 17 充電（典型值）。 INTVCC 必須接在靠近引腳 最 小值為 F 的 電容上。 INTVCC 可以直接連接到 VIN。 如果輸入電壓低于 ， INTVCC 也可以連接到只要供應(yīng)量不超過 ，電壓大于 ，小于 VIN 的 電源上 。 SHDN/UVLO（ Pin 9）： 關(guān)機和欠壓檢測引腳。 當(dāng)電源能 使 正確 開關(guān) 動作時 一個 精確 的 的可編程遲滯（名義上的 ）下降閾值檢測。 產(chǎn)生 滯后是 由 外部電阻分壓器和一個精確的內(nèi)部 為 2μ A 的下拉電流 。欠壓復(fù)位狀態(tài)排序啟動。接 或者更小 來禁止芯片 工作 ，降低輸入電壓靜態(tài) 工作 電流 到 1μ A 以下。 VIN（ Pin 10）：輸入電源引腳。必須接 一個 F 或更大的 旁路