【正文】 GRNN。[17]Ivo QuasiResonant Converter Operating at Constant Frequency. Analysis Design and Experimentation, Power Electronics，276～283,1990.1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明30附錄附錄附錄A實(shí)驗(yàn)原理圖 31附錄B印制電路板32畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯院 （系）： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 外文出處： 附 件： 2012年5月4日外文原文Low cost RISC implementation of intelligent ultra fast charger for Ni–Cd batteryAbstractThis paper presents a low cost reduced instruction set puter (RISC) implementation of an intelligent ultra fast charger for a nickel–cadmium (Ni–Cd) battery. The charger employs a genetic algorithm (GA) trained generalized regression neural network (GRNN) as a key to ultra fast charging while avoiding battery damage. The tradeoff between mean square error (MSE) and the putational burden of the GRNN is addressed. Besides, an efficient technique is proposed for estimation of a radial basis function (RBF) in the GRNN. Hardware realization based upon the techniques is discussed. Experimental results with mercial Ni–Cd batteries reveal that while the proposed charger significantly reduces the charging time, it scarcely deteriorates the battery energy storage capability when pared with the conventional charger.Keywords: Battery charger。[10]期刊論文：李丹、劉風(fēng)春，Li Dan,，（2）[11]閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社。[6]趙修科等，實(shí)用電源技術(shù)手冊(cè)（磁性元件分冊(cè)），遼寧科技出版社，2002年。[2]王鴻麟、景占松，通信基礎(chǔ)電源，西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002年2月。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，我也發(fā)現(xiàn)了自己所應(yīng)該改進(jìn)學(xué)習(xí)的部分，其一是分析問(wèn)題的能力：可能是自己基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，設(shè)計(jì)中碰到了很多難題，遇到問(wèn)題時(shí)往往由于方法不對(duì)，而花費(fèi)了好多時(shí)間也找不到正確的解決途徑；二是解決問(wèn)題的思路：由于缺少經(jīng)驗(yàn)的累積和歷練，所以在處理設(shè)計(jì)中的問(wèn)題時(shí)，往往不得其法或是考慮的不夠全面．這次設(shè)計(jì)也讓我再次體會(huì)到書(shū)本上學(xué)習(xí)到的專業(yè)知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用的區(qū)別和聯(lián)系，使我認(rèn)識(shí)到在現(xiàn)階段的學(xué)習(xí)中，我們主要應(yīng)該去學(xué)習(xí)專業(yè)理論知識(shí)的應(yīng)用，學(xué)習(xí)掌握分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我掌握了鎳鎘、鎳氫、鋰離子這三種電池的充電特性，單片機(jī)XC164CM的控制方法也讓我懂得了數(shù)字化快速充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要遵循以下兩個(gè)思路進(jìn)行： （1）設(shè)計(jì)一個(gè)高可靠性，高性能的充電電源是保證充電過(guò)程安全、高效進(jìn)行的關(guān)鍵。 04 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 用12V/1Ah鎳氫電池作充電試驗(yàn)，得到充電曲線()。在未接入電池時(shí)，按一次K1鍵切換充電和供電狀態(tài)，當(dāng)切換到供電狀態(tài)時(shí)，按一次K2確認(rèn)鍵；之后再按K1鍵選擇充電電池類型，按確認(rèn)鍵K2；接著按K1鍵選擇供電電壓，按確認(rèn)鍵K2；等電池類型和供電電壓選擇完畢后，選擇供電狀態(tài)，按確認(rèn)鍵K2對(duì)電池進(jìn)行充電。 () ()其中：（)得到：（即電路的放大倍數(shù)倍）a. 顯示電路顯示電路共由八個(gè)指示燈組成，依次編號(hào)為DDDDDDDD8。 ()其中（, ）通過(guò)與電池串聯(lián)接入，檢測(cè)電池的充電電流。除反饋給充電電路，穩(wěn)定充電電壓外，還用來(lái)判斷充電狀態(tài)。5V電壓輸入。 XC164CM單片機(jī)控制電路 控制電路中給單片機(jī)XC164CM及其外圍電路的Vcc供電都是由芯片LT1767通過(guò)對(duì)輸出電壓降壓得到的5V輸出電壓提供。智能地控制和選擇合適地充電模式，保證快速有效充電，并在電池組充滿電時(shí)要及時(shí)結(jié)束充電。通過(guò)核心器件XC164CM單片機(jī)及其周圍各功能電路對(duì)電池組進(jìn)行快速充電并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電電流，充電電壓，充電持續(xù)時(shí)間等狀態(tài)參數(shù)，對(duì)充電電路及時(shí)調(diào)整，保證充電過(guò)程的穩(wěn)定，高效，以及起到保護(hù)電池的目的。 充電控制電路是智能充電器最主要的組成部分。BUCK變換器電路由功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET開(kāi)關(guān)管和兩個(gè)晶體三級(jí)管組成。因此，在自動(dòng)重啟期間，占空比控制在5%左右可有效地限制芯片的功耗。MOSFET管關(guān)閉，控制電路處于小電流等待狀態(tài)，內(nèi)部高壓電流源重新接通并向Uc充電，其關(guān)斷/～。，內(nèi)部高壓電流源關(guān)閉，此時(shí)由反饋控制電流向Uc供電。電源效率可達(dá)80％左右,比線性集成穩(wěn)壓電源提高了近一倍。4)TOPSwitch－Ⅱ只有3個(gè)引出端。作固定電壓輸入時(shí)可選110V／115V／230V交流電，允許變化177。其作用是：提供自動(dòng)重啟電容連接點(diǎn)并決定重啟頻率；通過(guò)調(diào)節(jié)其輸入電流，可以調(diào)整占空比；為芯片提供正常工作的偏置電流；提供旁路和補(bǔ)償功能的電容連接點(diǎn)。TO－220封裝、DIP－8封裝和SMD－8封裝這三個(gè)腳的含義是：1) 源極S：連接內(nèi)部MOSFET的源極，同時(shí)也是TOP開(kāi)關(guān)及開(kāi)關(guān)電源初級(jí)電路的公共接地點(diǎn)及基準(zhǔn)點(diǎn)。TOPSwitchII則是在1997年推出的第二代產(chǎn)品?？紤]到初、次級(jí)變比關(guān)系，以及輸入低電壓時(shí)保證輸出達(dá)到要求值，并考慮到雙正激兩個(gè)MOSFET的壓降為4V，則： ()所以： （匝）c. PWM反饋控制電路設(shè)計(jì)(1) 芯片TOP224Y的介紹TOPSwitch芯片是美國(guó)PI公司的產(chǎn)品，在儀器儀表、筆記本電腦、移動(dòng)電話、音像設(shè)備等系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。根據(jù)磁材特性，若選，則在第一象限的最大磁感應(yīng)增量為： ()經(jīng)查FPQ磁芯工作磁滯回線，當(dāng)，且溫升達(dá)到100℃時(shí)，離飽和磁密仍保持一定距離，證明的設(shè)定是合理的。(2) 設(shè)計(jì)過(guò)程1) 確定工作頻率和最大導(dǎo)通時(shí)間根據(jù)電路原理，可選擇最大占空比，則最大導(dǎo)通時(shí)間： () （2) 變壓器初級(jí)繞組匝數(shù)的計(jì)算變壓器初級(jí)繞組的匝數(shù)與最大磁感應(yīng)增量之間的關(guān)系為： ()式中，為磁芯的有效斷面積。二極管D導(dǎo)通，對(duì)電容C充電。本系統(tǒng)選擇單端反激式變換器。 單相橋式整流電容濾波電路 DC/DC變換器電路的設(shè)計(jì)該電路主要是應(yīng)用PWM調(diào)制的反激式開(kāi)關(guān)電路，并由芯片TOP224Y進(jìn)行輸出電壓反饋控制，保持變換后的輸出電壓穩(wěn)定。前者叫“差?！保笳呓小肮材！?。a. 保險(xiǎn)絲考慮到市電輸入的電流不穩(wěn)定性。整流器將交流電整流濾波成直流電，然后經(jīng)過(guò)DC/DC變換器得到充電所需的直流電壓。對(duì)不穩(wěn)定的充電狀態(tài)以及錯(cuò)誤操作及時(shí)終止。通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定對(duì)不同電池進(jìn)行充電，完成對(duì)整個(gè)充電過(guò)程的控制。這些特性促成了XC164CM微控制器的高性能，使得XC164CM不僅可滿足當(dāng)前的應(yīng)用，還將適用于未來(lái)的工程應(yīng)用。 XC164CM的內(nèi)核架構(gòu)將RISC和CISC處理器的優(yōu)點(diǎn)完美結(jié)合。另外XC164CM還具備JTAG接口，便于調(diào)試程序。 XC164CM是英飛凌 16 位單片CMOS 微控制器系列的增強(qiáng)型產(chǎn)品。此充電電壓不能直接對(duì)電池進(jìn)行充電，必須經(jīng)過(guò)充電電路，采用BUCK 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對(duì)AC/DC 變換電路所得的25V的直流輸入電壓進(jìn)行二次斬波,得到合適的充電電流、電壓給電池充電。當(dāng)檢測(cè)到電池已充滿時(shí)，會(huì)提示用戶并且充電器自動(dòng)進(jìn)入浮沖維護(hù)狀態(tài)。并能夠?qū)Τ潆娺^(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，針對(duì)不同電池的不同充電狀態(tài)做出及時(shí)調(diào)整，使之符合與其相應(yīng)的充電曲線。由于穩(wěn)態(tài)時(shí)，電感充放電伏秒積相等，因此 () () () ()即，輸入輸出電壓關(guān)系為：(占空比)。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器常用的是全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器（FullBridge Converter）。 非隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器，按有源功率器件的個(gè)數(shù)，可以分為單管、雙管和四管三類。 　　隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器也可以按有源功率器件的個(gè)數(shù)來(lái)分類。在此主要介紹直流開(kāi)關(guān)電源，其功能是將電能質(zhì)量較差的原生態(tài)電源（粗電），如市電電源或蓄電池電源，轉(zhuǎn)換成滿足設(shè)備要求的質(zhì)量較高的直流電壓（精電）。因此，開(kāi)關(guān)電源取代線性電源和相控電源是必然的發(fā)展趨勢(shì)。開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)晶體管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。這種方法的缺點(diǎn)是：未充足電以前，電池電壓在某一段時(shí)間內(nèi)可能變化很小，若此時(shí)誤認(rèn)為0ΔV 出現(xiàn)而停止充電，會(huì)造成誤操作。這種控制方法的缺點(diǎn)是：從多次快速充電實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，電池充足電之前，也有可能出現(xiàn)局部電壓下降的情況，使電池在未充足電時(shí)，由于檢測(cè)到了負(fù)增量而停止快充。常用的電壓控制法有：(1) 最高電壓（VMAX）從充電特性曲線可以看出，電池電壓達(dá)到最大值時(shí)，電池即充足電。充電的過(guò)程中，達(dá)到預(yù)定的充電時(shí)間后，定時(shí)器發(fā)出信號(hào)，使充電器迅速停止充電或者將充電電流迅速將至浮充維護(hù)充電電流，這樣可以避免電池長(zhǎng)時(shí)間大電流過(guò)充電。為了保證電池充足電又不過(guò)充電，可以采用定時(shí)控制、電壓控制、溫度控制和綜合控制等多種終止充電的方法。根據(jù)部隊(duì)以往的反饋情況得知，鋰電池在使用中，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的鎳鎘和鎳氫電池的使用壽命短的情況，這說(shuō)明鋰電池傳統(tǒng)的充電方法可行。當(dāng)進(jìn)入ΔV階段時(shí)，說(shuō)明電池充電已滿，若此時(shí)停止充電，電池會(huì)自放電。根據(jù)充電電池的原理，將鎳鎘和鎳氫電池的電壓曲線分為三段。(3) 快速充電壽命長(zhǎng)。b. 缺點(diǎn)：(1) 快速充電與常規(guī)充電相比溫升較高。h，快速充電由于在充電過(guò)程中采取去極化措施，使蓄電池始終比較接近初始充電狀態(tài)，因而蓄電池只有微量出氣，有效地避免了因劇烈出氣而造成的活性物質(zhì)脫落，故蓄電池壽命顯著提高；以3Q98型蓄電池進(jìn)行壽命試驗(yàn)，壽命循環(huán)可達(dá)340次(標(biāo)準(zhǔn)為220～280次)；同時(shí)快速充電由于充電電流大，極板上的活性物質(zhì)可以進(jìn)行比常規(guī)充電更充分的電化學(xué)反應(yīng),因而蓄電池的容量顯著增加；例如6Q54型蓄電池，(10h放電率)。因此長(zhǎng)此以往電瓶容量及壽命都會(huì)遭受損失。恒壓充電在充電過(guò)程初期由于蓄電池電動(dòng)勢(shì)較低，充電電流較大，因而充電速度較快，一般在3～4h即可使蓄電池充到80%～90%。同時(shí)極化現(xiàn)象使活性物質(zhì)不能真正有效地參加化學(xué)反應(yīng),白白浪費(fèi)大量電能。所以恒流充電一般時(shí)間很長(zhǎng),以DG250型蓄電池為例,平時(shí)補(bǔ)充充電時(shí)間竟達(dá)12h以上。優(yōu)缺點(diǎn)分析：a. 優(yōu)點(diǎn)：恒流充電電流可調(diào)，故可以適應(yīng)不同技術(shù)狀態(tài)的蓄電池，如新蓄電池、正常使用蓄電池和有不同故障的蓄電池，因而目前得到了廣泛采用；恒流充電當(dāng)蓄電池基本充好后還能以很小的電流對(duì)蓄電池繼續(xù)充電，使極板內(nèi)部較多的活性物質(zhì)參加化學(xué)反應(yīng)，從而使蓄電池充電比較徹底，保證了蓄電池的容量。因此，鋰電池充電時(shí)要經(jīng)過(guò)恒流恒壓兩個(gè)充電過(guò)程。0，只是鎳氫電池具有很弱的記憶效應(yīng)，在充電之前無(wú)需放電，只需對(duì)其直接充電。A點(diǎn)后，電壓緩慢上升至B點(diǎn)，然后電池電壓又快速上升至最高點(diǎn)C。由于要求是給12V電池充電，所以12V電池的特性為：正常工作時(shí)電壓為12V。而鎘鎳、鎳氫和鋰離子三種電池的充電特性并不完全相同，下面分別敘述這三種電池的充電特性。額定電流：2A+（）；輸出紋波:=1%VPP；負(fù)載調(diào)整率=1%。掌握快速充電理論和充電電源原理及應(yīng)用。這些控制