【正文】 該端上的電壓將被下拉至地電位，然后由零緩慢上升至 。如果故障發(fā)生在軟啟動周期內(nèi)，輸出端將立即被禁止，而且在故障鎖存器復位之前，軟啟動電容必須充滿。多只控制器并聯(lián)運行時，可以共用一只軟啟動電容，但軟啟動電容的充電電流需要相應增加。 OUTA/B/C/D(引腳 13/12/8/7):圖騰柱式驅(qū)動輸出端。該端最大驅(qū)動電流為 100mA，可以驅(qū)動功率 MOSFET。輸出對占空比的典型值為 50%。輸出端 A一用于驅(qū)動一側(cè)半橋，并且與時鐘信號同步 。輸出端 C 一用于驅(qū)動另一側(cè)半橋，其相位相對于輸出端 AB 而言產(chǎn)生了移動。 Uc(引腳 9):驅(qū)動輸出電路偏置電源輸入端。該端向驅(qū)動電路及其相關偏執(zhí)電路供XXX大學 本科 畢業(yè)設計 25 電。 輸出高電平信號與該端電壓之差的典型值為 。該端與 PWR GND 之間應接低 ESR 和低 ESL 的旁路電容。 Ui(引腳 10):控制器偏置電源輸入端。該端主要向控制器內(nèi)部的邏輯電路和模擬電路供電。偏置電壓應在 12V 以上。為了保證控制器可靠工作，只有 在 Ui 上的電壓超過欠電壓鎖定上限闡值時，控制器才開始工作。該端與 GND 之間應接低 ESR 和低 ESL 的旁路電容。 PWR GND(引腳 11):功率地。該端與 Uc(引腳 9)之間接陶瓷旁路電容。為抑制噪聲，并最代限度地減小直流電壓的跌落，功率地與信號地應單點相連。 CT(引腳 14):振蕩器頻率設置端。線性占空比取值范圍的上限值由定時電阻 RT 決定。定時電容 CT應采用低 ESL 和低 ESR 的高品質(zhì)瓷片電容，其最小取值為 200uF。 UVSEL(引腳 16):欠電壓鎖定闡值設置端。當該端與 Ui(引腳 10)相連時，欠電壓鎖定閩值 電壓為 ，滯回電壓為 。當該端懸空一時，欠電壓鎖定閩值電壓為，滯回電壓為 。 CLKSYNC(引腳 17):時鐘信號輸出端及同步信號輸入端。該端是雙向的，作為輸出端時，該端可以輸出時鐘信號。作為輸入端時，該端可以輸入外部同步信號，可實現(xiàn)多只控制器同步工作。外部同步信號的頻率應高于控制器的振蕩頻率。當多只控制器通過CLKSYNC 相連時，將自動和振蕩頻率最高的控制器同步。另外，為提高該端驅(qū)動容性負載的能力，可以增加接地電阻。 Rr(引腳 18):時鐘信號 /同步信號占空比設置端。 UC3879 的振蕩器產(chǎn)生鋸齒波，鋸齒波的上升沿由定時電阻 Rr 和定時電容 Rc 組成的定時網(wǎng)絡決定。在鋸齒波上升沿過程中，調(diào)節(jié)器對占空比進行線性控制。當 COMP(引腳 2)上的電壓超過振蕩器的峰值電壓時，占空比將躍升為 100%， RT的取值范圍應在 之間。 RAMP(引腳 19):斜坡電壓信號輸入端。該端為 PWM 比較器的輸入端，將其與 CT(引腳 14)相連可實現(xiàn)電壓模式控制。要實現(xiàn)電流模式控制，該端需與 CS(引腳 4)及電流檢測互感器相連。由 CT向該端輸入一定的斜坡電壓信號可實現(xiàn)斜率補償。 GND(引腳 20):信 號地。布線時，定時電容、 Uref 和 Ui的旁路電容都應盡可能安排在該端旁邊。 在本課題中， UC3879 的外圍電路設計圖如圖 所示。在圖 中，由UC3879 組成的移相控制電路輸出四路 PWM 信號 A、 B、 C、 D， A、 B 控制一個橋臂， C、 DXXX大學 本科 畢業(yè)設計 26 控制另一個橋臂， AB之間的死區(qū)時間由 R7 決定， CD之間的移相角受誤差電壓比較器控制，移相角可在 0180 度之間。如我們前面介紹的，為更好更安全地利用 IGBT，采取了使用專門的驅(qū)動芯片 EXB841 驅(qū)動 IGBT 的方法。在圖中，移相控制輸出 PWM 信號 A、B、 c、 D分別直接接到每個 EXB841 上，再由每個 EXB841 驅(qū)動相應的 IGBT。此處涉及到電源隔離的問題。每個 EXB841 需要 20V 驅(qū)動電壓，因為全橋整流電路拓撲結(jié)構(gòu)的原因，使得四個 EXB841 至少需要 3 個相互隔離的 20V 電源。下面具體講一下各個參數(shù)的設置。 RT腳和 CT 腳的設定決定開關頻率的大小。在圖 中， RC9決定此變量。在本充電系統(tǒng)中欲設計開關頻率為 30kHZ 的開關電源，取 C9=4700pF， R9=25K，則滿足 f=30KHz。 UC3879 的輸出 驅(qū)動信號和零電壓開關的延遲時間由延遲設定端子 (DELAYSETAB， DELAY SETCD)的 R C7 和 RS、 CS確定?？煞謩e對 A、 B和 C、 D 兩對開關器件進行編程。因為該移相電路控制 IGBT 功率開關全橋逆變電路，所以延時時間一般設置為 23腳，取 R RS 為 100K 可滿足要求。 PWM 寬度的設置移相 PWM的相移控制是通過誤差放大器來實現(xiàn)的，在 UC3879中，誤差放大器的同相端與控制其內(nèi)部的 基準電壓相連 。反相端 與電源輸出端經(jīng)光禍隔離后的反饋輸出相連，兩者相比較，差值經(jīng)放大輸出，送至移相 脈寬控制器，控制 A、 B 與 C、 D之間的相位，最終調(diào)整波形占空比。 XXX大學 本科 畢業(yè)設計 27 圖 UC3879的外圍電路圖 UC3879 各個管腳的限制要求，設計其它參數(shù)如下 :C1=1uF， C2=47uF/25V， C3=270pf/16V， C4=1uf， C7=， CS=， C5=，R1=200K， R2=2K， R3=3K， R5=150K。 ，開關電源應工作在額定輸出功率范圍之內(nèi)，避免電源工作在超出正常輸出 狀態(tài)，但在實際工作中是很難預測的。在本電路的設計中，將高頻脈沖變壓器輸出的電流經(jīng)電路互感器耦合輸出，再經(jīng)過整流、濾波及分壓后，送至 UC3879的電流控制端，與比較器的同相端電壓進行比較，當輸入電壓高于 時， UC3879 的過流保護電路將開始工作。 UC3879 輸出電路采用圖騰柱式輸出，最大電流可達 2A，并可直接驅(qū)動功率晶體管和場效應管。 充電系統(tǒng)的控制回路原理與設計 該充電系統(tǒng)的控制回路框圖如圖 : XXX大學 本科 畢業(yè)設計 28 圖 充電機控制系統(tǒng)硬件框圖 它主要由以下幾個部分組成 :80C196KB 單片機最小系統(tǒng)、模擬量檢測電路、鍵盤電路、顯示電路、執(zhí)行電路。下面就詳細介紹這幾部分電路的原理及功能。 80Cl96KB 單片機最小系統(tǒng)的設計 該單元是控制系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，由 80C196KB 單片機、程序存儲器 276地址鎖存器 74HCT57地址譯碼器 74LS13 12MHZ 晶體振蕩器、上電復位電路等組成。電路原理圖如圖 。 80C196KB 單片機是一種片內(nèi)不帶 ROM 的 16 位單片機，它特別適用于各類 自動控制系統(tǒng)，如工業(yè)過程控制系統(tǒng)、侍服系統(tǒng)、變頻調(diào)速電機控制系統(tǒng)等 。還適用于一般的信號處理系統(tǒng)和高級智能儀器，以及高性能的計算機外部設備控制器和辦公自動化設備 控制器等。這些系統(tǒng)均要求實時控制、實時處理。 80C196KB 單片機和 MCS51系列單片機相比，至少在以下方面提高了系統(tǒng)的實時性 : 算術(shù)邏輯單元不再采用常規(guī)的累加器結(jié)構(gòu)，而改用寄存器到寄存器結(jié)構(gòu) 。CPU的操作直接面向 256 字節(jié)的寄存器，消除了一般 CPU 結(jié)構(gòu)中存在的累加器的“瓶頸”效應，提高了其操作速度和數(shù)據(jù)吞吐能力。 字節(jié)寄存器中 ， 24 字節(jié)是專用寄存器，其余 232 字節(jié)均為通用寄存器。其通用寄存器的數(shù)量遠比一般 CPU 的寄存器數(shù)量多，這樣就有可能為中斷服務程序中的局部變量指定專門的寄存器，免除了中斷服務過程中保護寄存器現(xiàn)場和恢復寄存器現(xiàn)場所支付的軟件開銷，大大方便了程序設計。 鍵盤帶路 模擬檢測電路 顯示電路 執(zhí)行電路 80C196KB最小系統(tǒng) XXX大學 本科 畢業(yè)設計 29 圖 80C196KB單片機最小系統(tǒng)電路原理圖 、執(zhí)行速度更快的指令系統(tǒng)，可以對帶符號數(shù)和不帶符號數(shù)進行XXX大學 本科 畢業(yè)設計 30 操作 。16 乘 16 位指令的執(zhí)行時間為 。32 位除 16 位指令的執(zhí)行時間為。還有符號擴展、數(shù)據(jù)規(guī)格化等指令。 模擬量檢測電路 模擬量檢測電路用于檢測充電電源輸出電壓、充電電源輸出電流、電池組充電電壓、電池組充電電流和環(huán)境溫度等。因 80C196KB 單片機只有 4 個模擬量輸入通道，我們通過模擬開關 (74HCT4053)實現(xiàn)充電機輸出電流和環(huán)境溫度之間的切換。需要說明的是，充電電源到電池組之間有一個二極管，因此充電電源輸出電壓和電池組電壓并非總是相等，而充電電源在為蓄電池充電的同時，還要為一些經(jīng)常性負載供電，所以，充電電源輸出電流 和電池組充電電流也并非總是相等。電壓、電流的檢測分別選用北京萊姆公司生產(chǎn)的 CHV25 型電壓傳感器和 LA50p型電流傳感器。溫度的檢測，采用 AD590 型集成溫度傳感器，測量簡單、準確。 鍵盤電路 該控制系統(tǒng)設有 4個輸入鍵，分別為主充鍵、浮充鍵、均充鍵和報警屏蔽鍵。前 3個鍵用來進行充電方式的手動改變，故障屏蔽鍵用來屏蔽本次故障報警 (當操作維護人員己經(jīng)知道故障發(fā)生，但還沒排除故障時使用 )。為提高抗干擾能力，鍵盤部分要加電容濾波，該 4個鍵通過 80C196KB 單片機的高速輸入口 ， ， ， 輸入 CPU。另外，通過 口接高電平或低電平，使 CPU 選擇常用充電方式或電力部規(guī)定的標準的 GZDW 充電規(guī)律。常用充電方式為電池制造廠家提供的，人們所普遍采用的從主充電、均充電到浮充電的充電方式。而 GZDW 充電方式和常用充電方式的區(qū)別是，每隔 3個月要重復 1次從主充電、均充電到浮充電的全過程。鍵盤采用檢測法編程，每檢測一次延時 10ms，延時采用對主程序自然周期計數(shù)的方式實現(xiàn)，以提高程序運行效率，連續(xù) 3次檢測到某鍵被按下，才執(zhí)行該鍵處理程序。 顯示電路 顯示電路由以下幾部分組成 :充電電壓、充電電流數(shù)值顯示電路 。充電方式指示電路 。過電壓、過電流、交流電源失電等故障指示電路。充電方式指示電路和過電壓、過電流、交流電源失電等故障指示電路分別使用 、 、 HSQ3 和 、 、 等輸出口，后經(jīng) 74LS06 緩沖，驅(qū)動發(fā)光二極管進行狀態(tài)和故障指示。數(shù)值顯示共有 8 個數(shù)碼管單元，組成 2組 3位半數(shù)值顯示器，由地址譯碼器 74LS13反相器 74150數(shù)據(jù)總線緩沖器 741L24鎖存器 74HCF573 和數(shù)碼管專用驅(qū)動電路 7549大尺寸共陽極數(shù)碼管 LA235141等組成。地址譯碼器 74LS138 的 3 腳分別接低位地址線 A0、 AXXX大學 本科 畢業(yè)設計 31 A2， 4腳接 CPU 的寫信號線 WRITE， 5 腳接 80C196KB 單片機最小系統(tǒng)中 D4 的 11 腳， 6腳接高電平， 1 1 1 1 15 為譯碼器輸出，經(jīng)反相器 74LS04 以作為數(shù)碼管顯示的位選線，接 74HCT573 的 11腳。數(shù)值顯示采用靜態(tài)顯示，先將數(shù)據(jù)線用 2片 74LS245 緩沖，再分別驅(qū)動 4個鎖存器 74HCT573， 74HCF573 的輸出經(jīng)過 75492 放大后，驅(qū)動大尺寸共陽極數(shù)碼管 LA23511。根據(jù)上述接法， 8 個 數(shù)碼管的地址分別為 8000H到 8007H。 執(zhí)行電路 該控制系統(tǒng)的執(zhí)行電路非常簡單，其控制任務有 2個 : :根據(jù)充電方式需要、電池容量狀態(tài)、操作命令等，分別進行主充電、均充電和浮充電。主充電為恒壓限流充電，實現(xiàn)辦法是通過 輸出主充電流的給定值，從 輸出高電平，通過模擬開關 74HCT4053 的 10 腳，將反饋信號切換為電池組充電電流。浮充電為恒壓充電，須從 輸出浮充電壓給定值，從 輸出低電平，以實現(xiàn)電壓閉環(huán)。均充電為恒壓充電，此時從 輸出均充電壓給定值 ， 為低電平，電壓閉環(huán)。 :用 PL3 輸出報警信號，經(jīng) 74LS06 緩沖，晶體管 9013 放大后，驅(qū)動蜂鳴器，進行聲音報警輸出。 系統(tǒng)保護措施的設計 過流保護 過流保護是很重要的一個部分，可以想象，如果功率變換器逆變失敗，會造成變換器橋臂短路，開關管因瞬間流過大電流而燒毀。對系統(tǒng)的過流保護采取了以下幾個方法進行綜合保護。 在變換器前直流側(cè)采用霍爾傳感器進行檢測，如圖 ?；魻杺鞲衅魍ㄟ^外接取樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓輸出信號，此信號一方面直接加到 UC3879 的過流保護腳 (4腳 )，另一方面通過 A/D 轉(zhuǎn)換送入 CPU。當變換器橋臂因逆變失敗造成短路時，瞬間增大的電流會在逆變橋輸入直流側(cè)表現(xiàn)出來，此時霍爾傳感器檢測輸出電壓信號送入UC3879 的 4 腳，與基準 比較，若 4 腳電壓超過 5V 時，輸出脈沖被立即封鎖，由此達到快速過流保護的目的。另外，當系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況造成故障時，可由霍爾傳感器采樣后送入 CPU，當電流超過一定數(shù)值時，可由程序控制 UC3879 的移相控制角，達到封鎖輸出脈沖的目的。 在驅(qū)動模塊 EXB841 的 6 腳接快恢復二極管，用以檢測 IGBT 集電極電位變化來識別XXX大學 本科 畢業(yè)設計 32 是否過流，如過流就 快速關斷 IGBT。同時 EXB841 的 5腳把過流信號經(jīng)光禍送到 UC3879的 4 腳，當該腳電壓超過 時，封鎖移相控制脈沖的輸出，達到保護 IGBT