【導讀】的研究與充電控制系統的設計。在通過有關蓄電池充電原理與充電方法研究的基。礎上,提出使用恒壓限流充電與脈沖充電相結合的充電方法。期間內適時地使用了去除蓄電池極化的方法。理論研究與實驗數據表明,該充電。模式能夠很大程度縮短充電時間,提升充電效率。長的循環(huán)壽命,可以滿足電機車動力蓄電池的充電的要求,具有良好的應用前景,為提高蓄電池的性能與可靠性提供一條新的、有效的途徑。

　　

【正文】 需要相應增加。 OUTA/B/C/D(引腳 13/12/8/7):圖騰柱式驅動輸出端 ； 該端最大驅動電流為100mA,可以驅動功率 MOSFET； 輸出對占空比的典型值為 50%； 輸出端 A 一用于驅動一側半橋 ,并且與時鐘信號同步 ； 輸出端 C一用于驅動另一側半橋 ,其相位相對于輸出端 AB而言產生了移動。 Uc(引腳 9):驅動輸出電路偏置電源輸入端 ； 該端向驅動電路及其相關偏執(zhí)電路供電。 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 組成的定時網絡決定 ； 在鋸齒波上升沿過程中 ,調節(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)相連可實現電壓模式控制 ； 要實現電流模式控制 ,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斜率補 23 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。 （ 3）基于 UC3879 的 移相控制電路的設計 UC3879 的外圍電路設計圖如圖 9所示。在圖 9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 1個橋臂 ,c、 D控制另 1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 前文 介紹的 ,為更安全地利用 IGBT,使用專門的驅動芯片 EXB841驅動 IGBT 的方法。在圖中 ,移相控制輸出 PWM 信號 A、 B、 c、 D分別直接 連接 到每個 EXB841 上 ,再經過 每個 EXB841 驅動相應的 IGBT。每個 EXB841 需要 二十 V驅動電壓 ,由于 全橋整流電路拓撲結構的原因 ,使得 4 個 EXB841 至少需要 三 個相互隔離的 二十 V 電源。下面具體講一下各個參數的設置。 RT 腳 與 CT 腳的設定 決定 開關頻率的大小。在圖 9中 ,RC9 決定此變量。在 該 充電系統中 想 設計開關頻率為 30kHZ 的開關電源 ,取 C9=4700pF, R9=25K,則滿足 f=30KHz。 UC3879 的輸出驅動信號 與 零電壓開關的延遲時間由延遲設定端子的 R C7 與 RS、 CS 確定。分別對 A、 B 與 C、 D兩對開關器件進行編程。由于此 移相電路控制 IGBT 功率開關全橋逆變電路 ,因此 延時時間 通常 設置為 2~3腳 ,取 R RS是 100K 即可符合 要求。 PWM 寬度的設置移相 PWM 的相移控制是 經由 誤差放大器來實現的 ,在UC3879 中 ,誤差放大器的同相端 和 控制其內部的 基準電壓相連 ； 反相端 和 電源輸出端經光禍隔離后的 回 饋輸出相連 ,兩者相比較 ,差值經放大輸出 ,送 到 移相脈寬控制器 ,控制 A、 B和 C、 D之間的相位 ,最后 調整波形占空比。 有關 參數的設置 依照 UC3879 每個引 腳的限制要求 ,設計其它參數如下 :C1=1uF, C2=47uF/25V,C3=270pf/16V,C4=1uf,C7=,CS=,C5=,R1=200K,R2=2K,R3=3K,R5=150K。 方法 正常 的 情況下 ,開關電源 應該 工作在額定輸出功率范圍之內 ,避免電源工作在超出正常輸出狀態(tài) ,但在實際工作中是 難以預料的 。在 該 電路的設計中 ,將高頻脈沖變壓器輸出的電流經電路互感器耦合輸出 ,再經 由 整流、濾波及分壓后 ,送 到 UC3879 的電流控制端 ,和 比較器的同相端電壓進行比較 ,當輸入電壓 大 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,還能直接驅動功率晶體管 與 場效應管。 24 圖 9 UC3879的外圍電路圖 基于 UC3879 的 移相控制電路的設計 圖 如附錄一所示。 充電系統的控制回路原理與設計 該充電系統的控制回路框圖如圖 10 所示 。 它主要由以下幾個部分組成 :80C196KB 單片機最小系統、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。鍵盤帶路模擬檢測電路顯示電路執(zhí)行電路80C196KB最小系統 圖 10 充電機控制系統硬件框圖 25 80Cl96KB 單片機最小系統的設計 該單元是控制系統的中心環(huán)節(jié) ,由 80C196KB 單片機 [16]、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 11 所示。 80C196KB 單片機是 1種片內不帶 ROM的 16 位單片機 ,它 很 適于各類自動控 制系統 ,如工業(yè)過程控制系統、侍服系統、變頻調速電機控制系統等 ； 還 應用 于信號處理系統 與 高級智能儀器 ,還有 高性能的計算機外部設備控制器 與 辦公自動 化設備控 制器等。這些系統 都 要求實時控制、實時處理。 80C196KB 單片機 與MCS51 系列單片機相比 ,在以下方面提 升 了系統的實時性 : 算術邏輯單元不 使 用 常規(guī)的累加器結構 ,而 使 用寄存器 至 寄存器 結構；CPU 的操作直接 作用于 256 字節(jié)的寄存器 ,解除 了 CPU 結構中存在的累加器的“瓶頸”效應 ,提高了 它 操作速度 與 數據吞吐能力。 字節(jié)寄存器中 ,24 個 字節(jié) 屬于 專用寄存器 ,其 它的 232 字節(jié) 都是 通用寄存器。 它的 通用寄存器的數量遠 遠比 一般 的 CPU 的寄存器數量多 ,這樣有可能 使 中斷服務程序中的局部變量指定專門的寄存器 ,消除 了中斷服務過程中保護寄存器現場 與 恢復寄存器現場所支付的軟件開銷 ,很大程度的 方便了程序設計。 模 擬 量 檢 測 電 路 模擬量檢測電路 是 用 在 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 與 環(huán)境溫度等 。由于 80C196KB 單片機 僅 有 4個模擬 量輸入通道 ,我們 需要經過 模擬開關 (74HCT4053)來 實現充電機輸出電流 與 環(huán)境溫度之間的 變換 。充電電源到電池組之間有 1個二極管 ,因此 充電電源輸出電壓與 電池組電壓并 不會一直 相等 ,而充電電源在為蓄電池充電的同時 ,還 需要 為一些經常性負載供電 ,因此 ,充電電源輸出電流 與 電池組充電電流也并 不會一直 等。 （ 1） 充電電流取樣檢測電路 該電路設置了過流保護，能達到恒流充電目的。電流取樣放大電路， 是把取樣后的電流以電壓形式送回到 PWM 比較器中去比較，從而決定輸出的占空比。如圖 11 所示： （ 2）充電電壓取樣檢測電路 當接入電池時，檢測到電池兩端有電壓，充電器開始充電。當檢測到電池端電壓已經達到最大值時，確定充電已滿，調整 PWM 輸出占空比，充電器自動轉入浮充電狀態(tài)，并發(fā)出聲光報警。如圖 12 所示： 26 圖 11 電流取樣檢測電路 圖 12 電壓取樣檢測電路 （ 3） 溫度取樣檢測電路 當檢測到高于額定溫度后或者充滿電之后，停止充電，并進行聲光報警。當電池充滿電后，若繼續(xù)充電，所有的電能都將轉化 為電池的熱能，在快速充電時這將使電池快速升溫，若不及時停止充電，會造成電池損壞。如圖 13所示： 圖 12 溫度取樣檢測電路 鍵盤電路 此 控制系統設有 四 個輸入鍵 ,分別為主充鍵、浮充鍵、均充鍵 與 報警屏蔽鍵。 27 圖 11 80C196KB單片機最小系統電路原理圖 123456ABCD654321D C B ATitleNumberRevisionSizeBDate:8Jun2013 Sheet of File:C:\Users\Administrator\Desktop\畢業(yè)設計\MyDesign.ddbDrawn By:C1VCCVCC9NCC782SVID14VIKW65KEADY35VIB41A GND66VID64VA8VSS10VSS42HS1.054HS1.153HS1.252HS1.351HS0.050HS0.149HS0.244HS0.343ACH04ACH15ACH23ACH36WIWL3880C196KBAXTAL111XTAL212KLST62AD018AD119AD626ALE16AD725AD1230RD17AD1331AD1432AD1533VSS2VCC4NOT1DTU31C102C181D22D33D9C11DC1BC1274HCT573SEL A1SEL B2SEL C3EN 16EN 2A4EN 2B5Y0 OUT15Y1 OUT14Y2 OUT13Y3 OUT12Y4 OUT11Y5 OUT10Y6 OUT9Y7 OUT774LS138A010A19A73A825A122DE22CE20D611D112D519VPP1PCM23顯示電路+5VR1C2246712MC1C2C3 28 前 三 個鍵 是 用來進行充電方式的手動改變 ； 故障