【導讀】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，導致電池充電效率較低，基于上述原因本文設計了一種基于單片機的智能電池充電器，該充電。器是由ADuC824單片機控制，根據充電電池的充電狀態(tài)輸出一定的PWM脈沖波，鳴器發(fā)出報警聲，提醒用戶電池已經充滿，實現(xiàn)電池充電的智能化。充電終止條件控制方法.......

　　

【正文】 輸出給 8 段碼顯示，用來告訴用戶 當前電池的 充電 的狀態(tài) ，并且當充電結束時，單片機將驅動蜂 鳴器發(fā)聲，提醒用戶充電已結束 [6][13][17]。 充電 電路設計部分 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使用，如圖 35 所示的 電路中， 220 伏市電經變壓器降壓后，由整流器整流和大電容 C1 平滑濾波，作為直流充電電源。 PWM 控制信號的高電平脈沖出現(xiàn)，使 MOSFET 導通之后，電感 L1 的電流不斷增大，電容 C2 充電，該電路不斷存儲能量，同時通過電感L2對電池充電，此時，續(xù)流二極管因反向偏置而截止。經過 PWM 高電平脈沖持續(xù)時間后， PWM 信號變低， MOSFET 截止 ，電感 L1 中的電流減小， L1 兩端的感應電動勢使續(xù)流二極管導通， L1中的存儲電流和電 容 C2存儲電荷向電池充電。經過 PWM 信號的低電平持續(xù)時間后， PWM 信號的又一高電平 到來，再度使MOSFET 導通，上述過程重復發(fā)生。電感 L2的作用是平滑充電電流 [1][7]。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA4D a t e : 9 J un 2 0 0 9 S he e t o f F i l e : H : \ 圖 \ B A C K U P ~ 2 .D D B D r a w n B y:C1 C2L1 L2U1R23KR310R65 00R45 00R11 00R73KT11234B R I D G E 1C30 .1 uM O S F E T PD1C40 .1 u蓄電池2 20 VR11 00+ 12GNDGND++ 12+ 12U 1 AL M 3 24V o +V o P W MV i n 2 V1V2I1I2I R F 9 54 0I N 4 0 012 50 0 u / 2 5V2 50 0 u / 2 5VVsT e x t 圖 35 充電電源電路 控制電路 控制電路用來產生 PWM 波，在這里采用了 TL494 來實現(xiàn)。 TL494 是美國德州儀器公司生產的一種電壓驅動型脈寬調制控制集成電路，主要應用在各種開關電源中， TL494 價格低廉，易購得，和分立單元系統(tǒng)相比，在一個芯片內，同時解決了電流和電壓調節(jié)器，脈寬調制，最大電路限制。芯片內還設有附加監(jiān)控保護功能，使得它可獲得更優(yōu)良的工作性能 ，提高了抗干擾能力和可靠性，系統(tǒng)結構更簡潔，縮小了空間。由 TL49單片機組成的充電控制回路，構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 （ 1） TL494 管腳配置及其功能 TL494 的內部電路由基準電壓產生電路、振蕩電路、間歇期調整電路、兩個誤差放大器、脈寬調制比較器以及輸出電路等組成。圖 36 是它的管腳圖和內部結構原理 圖，其中 1， 2 腳是誤差放大器 I 的同相和反相輸入端 ； 3 腳是相位校正和增益控制； 4 腳為間歇期 調整，其上加 電壓時可使截止時間從 2%線性變化到100%； 5， 6 腳分別用于外接振蕩電阻和振蕩電容； 7 腳為接地端； 8， 9 腳和 11， 10 腳分別為 TL494 內部兩個末級輸出三極管集電極和發(fā)射極； 12 腳為電源供電端； 13腳為輸出控制端，該腳接地時為并聯(lián)單端輸出方式，接 14 腳時為推挽輸出方式；14 腳 為 5V 基準電壓輸出端，最大輸出電流 10mA； 15， 16 腳是誤差放大器 II的反相和同相輸入端。 圖 36 TL494 的管腳圖和內部結 構 (2) TL494 回路控制原理 TL494 內部振蕩器產生的鋸齒波送到 PWM 比較器的反相輸入端，脈沖調寬電壓由 ADuc824 檢測到電池電壓、電流及溫度等參數(shù)經處理做出判斷，確定當前的充電階段，經 D/A 轉換器輸出電壓信號送到比較器的同相輸入端 DTC，TL494 內部 PWM 比較器比較后輸出一定寬度的脈沖波。當調寬電壓變化時，TL494 輸出的脈沖寬度也隨之改變，從而改變 MOSFET 的導通時間，達到調節(jié)、穩(wěn)定輸出電壓的目的，使電池電壓與設定值保持一致，形成閉環(huán)回路控制。 本次設計只采用一組 PWM 輸出 ， 故 TL494 采用單端輸出方式 。 單端輸出時TL494 的 Q1和 Q2并在一起輸出 PWM 波 ， 如圖 37 所示。 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 檢測到的電池電 流 轉換為 05V 的電信號，通過簡單濾波電路進行平滑、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。設定輸入信號是由 TL494 的 +5V 基準電壓源經一精密多圈電位器分壓，由電位器滑動端通過濾波電路接入 TL494 的誤差放大器 Ⅰ 的 V1一反相輸入端。反饋信號和設定信號通過 TL494 的誤 差放大器后進行比較放大，進而控制停止PWM 輸出，防止過充電。 在這次的設計中只用到了 TL494 的誤差放大器 Ⅰ ，故將誤差放大器 Ⅱ 的 V2+（ 16 腳）接地、 V2（ 15 腳）接高電平 [8][9]。 TL494 的控制回路 電路 圖如圖 38 所示。 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 :R W 43 3KR 155KC90 .1 uC 100 .1 u+ V 11 V 12+ V 216 V 215C O M P3D T C4CT5RT6C18C211OC13V R E F14E19E210U2T L 4 94C 111u+5G N DG N DG N DG N DG N DDAC U R R E N T / A I N 1G N DP W M 圖 38 TL494 控制回路電路 檢測電路 檢測電路包括電壓檢測電路、電流檢測電路、溫度檢測電路，由于 ADuc824自帶內部溫度 傳感器 ，本節(jié)著重介紹電壓和電流檢測電路。 （ 1） 電壓檢測 電壓檢測電路的設計主要考慮的問題是 :在正常充電的過程中，電池端電壓Ubat 的變 化范圍是 0V到 15V， 要使單片機檢測 Ubat 的變化映射到 0V到 5V的范圍內，在測量中，需要用低壓器件去測量高壓、強電流模擬量，如果模擬量與數(shù)字量之間沒有電氣隔離，那么，高電壓、強電流很容易串入低壓器件，并將其燒毀。 本設計采用精密電阻進行比例衰減，把輸入電壓量程范圍轉化為 AD 轉換器的量程范圍，然后經 RC 濾波，再送給 AD 轉換器測量。線性光藕可以較好的實現(xiàn)輸入側和輸出側之間的隔離，且輸出側跟隨輸入變化，線性度達 %。電壓采樣電路的工作原理如圖 49 所示： 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i onS i z eA4D a t e : 2 J un 20 0 9 S he e t o f F i l e : H : \ 圖 \ B A C K U P ~ 21 .D D B D r a w n B y :R910 0 KR 1010KU 4 BO P T O I S O 1U 4 AO P T O I S O 1R W 210KR 125. 1 KR 115. 1 KR 14270R 133KC60. 1 uC80. 0 22 uC70. 1 uD340 0 7++ 12+5+ 12+ 12U 2 AL M 32 4V o +V o V i n 1Vi V3V4I4 I5I6V6V O L T A G E / A I N 3 圖 39 電壓檢測電路 輸入電壓： 1 0 0in batV V V U??? ? ? （ ） 經分壓衰減變成 109 10i batRVURR? ? （ ） 忽略運放的電流，根據虛地原理，有 34iV V V?? 所以第一路光藕的輸出 345 12 12VVI RR?? （ ） 由于光藕 4AU 和 4BU 的原邊電流相同，且 2 個光藕制造工藝相同，所以可近似地認為它們的電流放大倍數(shù)是相同的。即兩路光藕的輸入輸出電流之比 4645 IIII ? （ ） 因為 A/D 的輸入阻抗很高，所以 ? ?2 1 0426 6 2 5 2 21 2 1 2 1 2 9 1 0i b a tR W RV R WV I R W I R W R W V UR R R R R? ? ? ? ? ? （ ） 把 2RW 、 12R 、 10R 、 9R 的阻值代入得 ? ?26 0 05 6 .1RWV V V???? （ ） 調節(jié) 2RW ， 使得采樣電路輸出的電壓為 /3 13VOLTAGE AIN batVU? （ ） 即把輸入電壓從 015V 衰減到 05V。 （ 2） 電流檢測 在檢測電流時，電流的取樣通過電阻法取 樣，取樣電流由一個 100? /2W 的金屬膜電阻完成。 金屬膜電阻器就是以特種金屬或合金 做 電阻材料，用真空蒸發(fā)或濺射的方法，在陶瓷或玻璃基 礎 上形成電阻膜層的電阻器。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電金屬膜?？滩酆透淖兘饘倌ず穸瓤梢钥刂谱柚?。它的耐熱性、噪聲電勢、溫度系數(shù)、電壓系數(shù)等電性能比碳膜電阻器優(yōu)良。金屬膜電阻器的制造工藝比較靈活，不僅可以調整它的材料成分和膜層厚度，也可通過刻槽調整阻值，因而可以制成性能 良好，阻值范圍較寬的電阻器。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用，同時也通用于各種無線電電子設備中。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA4D a t e : 9 J un 2 0 0 9 S he e t o f F i l e : H : \ 圖 \ B A C K U P ~ 2 .D D B D r a w n B y:U 3 BO P T O I S O 1U 3 AO P T O I S O 1R W 11 0KR65 00R45 00R82 00R11 00R73KC30 .1 uC50 .0 1 8uC40 .1 uD24 00 7蓄電池++ 12+5+ 12+ 12U 1 AL M 3 24V o +V i n 2 V1V2I1 I2V o I3V5C U R R E N T / A I N 1VsT e x t 圖 310 電流檢測電路 這是最簡單 的檢流方法，通過檢測電阻電壓間接測出流過電阻的被檢測電流的大小 。 電路實現(xiàn)簡單，缺點是檢流電阻會分壓而影響被檢測原電路，但本充電電路的被檢測電流是直流電流，數(shù)值大到數(shù)個安培。電阻上的電流變化范圍為，如圖 310 所示： 輸入電壓： 20in sV V V ??? （ ） 因為運放不吸收電流。所以， sV = 2inV 。根據虛地原理，有 1V = 2V ， 所以有 21266VVI RR?? （ ） 由于光藕 3AU 和 3BU 的原邊電流相同，且 2 個光藕制造工藝相同，所以，可近似地認為它們的電流放電倍數(shù)是相同的。即兩路光藕的輸入輸出電流之比為 3211IIII? （ ） 因為 A/D 的輸入阻抗很高，所以 215 3 1 2 1 1 266