【正文】 為它內(nèi)部的發(fā)光管供電；第二路為芯片 LM324供電；第三路經(jīng) R23 限流，通過(guò)穩(wěn)壓管產(chǎn)生 5V 基準(zhǔn)電壓。 N3 繞組輸出地脈沖電壓通過(guò) D6 整流， C10 濾波產(chǎn)生 12— 20V 電壓，不僅取代啟動(dòng)電路為 IC1 供電而且為光電耦合器 PC1 內(nèi)的光敏管供電。 電壓輸出電路 圖 開(kāi)關(guān)管過(guò)流保護(hù)電路 16 具體圖形可以查看圖 的充電器原理圖。當(dāng) IC1 的 3 腳輸入的電壓達(dá)到 1V，被 IC1 內(nèi)部的 PWM 電路處理后， IC1 的 6 腳輸出 的 激勵(lì)脈沖變?yōu)榈碗娖剑?使 VT1 迅速截止。 作為采樣電阻一般阻值選在 1 歐姆以下而且是精密電阻，所以選擇 ??1R6 。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取 ??10KR3 就能很好的保護(hù)電路，又不至于消耗過(guò)多的能量。同時(shí)防止 當(dāng) 6 腳輸出過(guò)高時(shí) 開(kāi)關(guān)管燒毀， 還要保 證開(kāi)關(guān)管能正常啟動(dòng)。該電壓加到電流比較器同相輸入端后，電流比較器提前輸出低電平脈沖，致使觸發(fā)器 R 端提前變?yōu)楦唠娖?，觸發(fā)器輸出端 Q 端輸出高電平時(shí)間變短，觸發(fā)器輸出地 PWM 脈沖的占空比減小，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路放大后從 UC3842 的 6 腳輸出，使開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間縮短，開(kāi)關(guān)電源輸出電壓下降到正常值。該脈沖從芯片 6 腳輸出后，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管 VT1工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。開(kāi)關(guān)管截止期間， T1次級(jí)繞組產(chǎn)生的脈沖電壓通過(guò)整流濾波電路獲得直流電壓，為相應(yīng)的負(fù)載供電。 Q端為 低 電平后 致使 C7 兩端的電壓泄放。該電壓經(jīng) R7 對(duì) C7 充電， C7 兩端電壓經(jīng) 3 腳送到電流比較器的同相輸入端。當(dāng) S 端輸入的脈沖信號(hào)為 低 電平，觸發(fā)器的 Q 端為 高 電平， Q端為 低 電平時(shí)，推挽放大器的 Q2 截止， Q1 導(dǎo)通，經(jīng) Q1 放大后的高電平激勵(lì)脈沖由 6 腳輸出，通過(guò) R4 使開(kāi)關(guān)管 VT1 導(dǎo)通。 他激式開(kāi)關(guān)電源典型的激勵(lì)電路多以RS 觸發(fā)器為核心構(gòu)成。而 R8 主要是起到一個(gè)泄放電荷的作用，防止電容的損壞，一般取為 ? 。通過(guò)查取 UC3842 的 Data Sheet（芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)）可以得到，一般選取 R9=10 ?K ， C6=，因?yàn)楸M管許多的 R 和 C 值都可以產(chǎn)生相同的振蕩器頻率，但只有一組可以得 到在給定頻率下的特定輸出靜區(qū)時(shí)間，從而對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)定的控制。 振蕩電路 當(dāng) UC3842 啟動(dòng)后， UC3842 的 8 腳會(huì)輸出 ，但同時(shí)會(huì)夾帶著高頻脈沖信號(hào)，這些脈沖信號(hào)會(huì)影響振蕩電路的正常工作，必須濾除，而容值越低對(duì)于高頻信號(hào)的濾除效果越好，所以接入一個(gè)低容值的濾波電容 C5=10nF 就可以很好的達(dá)到濾除效果。由于本次設(shè)計(jì)中的電源 IC 選用的是 UC3842，所以其啟動(dòng)電壓為 16V，耗電量為 1mA 以下，所以由此可以得到： 限流，降壓電阻 R5： ? ????? ??? KR 1421012 16300 35 電阻 R5 所消耗的功率： ? ? ? ? 52 ??? 所以電阻 R5 可以選取的規(guī)格為 150 ?K /1W。這里選取他激式開(kāi)關(guān)電源，這樣更便于對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行智能控制。通過(guò)查找二極管的參數(shù)可以了解到 IN5399 的最高反向峰值電壓為 1000V，平均整流電流為 5A，最大峰值浪涌電流一般為 ，最大反向漏電流為 5A，通過(guò)比較后發(fā)現(xiàn)較符合作為開(kāi)關(guān)電源的高速整流用。而 C1 和 C2 的 電容量越大，濾波效果愈好， 也就是說(shuō)和電容容量成正比，但同時(shí)容量也不能過(guò)大 ，否則不僅會(huì)浪費(fèi)電能，而且容易導(dǎo)致市電過(guò)流，所以要根據(jù) 差模信號(hào)頻率的大小 來(lái)選取 ， 一般選取 C1=C2=100nF。 市電濾波電路 市電 電壓通過(guò)一個(gè) 2A 保險(xiǎn)管 F1 對(duì)電路起到一個(gè)保護(hù)作用，隨后為了抑制市電中的對(duì)稱(chēng)性和高頻干擾脈沖需在電路中接入互感線圈 L1，同時(shí)并聯(lián)兩個(gè)差模電容 C1 和 C2。 LED2是電源指示燈 。 T2為高頻脈沖變 壓器，其作用有三個(gè) ： 第一是把高壓脈沖將壓為低壓脈沖 ； 第二是起到隔離高壓的作用，以防觸電 ； 第三是 為 UC3842提供工作電源。 IC1為 UC3842脈寬調(diào)制集成電路。在傳輸脈沖信號(hào)時(shí)，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間存在一定的延遲時(shí)間，不同結(jié)構(gòu)的光電耦 合器輸入 和 輸出延遲時(shí)間相差很大 ，所以要對(duì)每個(gè)不同的光電耦合器區(qū)別對(duì)待。 3. 光電耦合器可作為線性耦合器使用 ： 在發(fā)光二極管上提供一個(gè)偏置電流，再 把信號(hào)電壓通過(guò)電阻耦合到發(fā)光二極管上，這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的光信號(hào)，其輸出電流將隨輸入的信號(hào)電壓作線性變化。當(dāng) IF0時(shí)，在一定的 IF 作用下，所對(duì)應(yīng)的 IC 基本上與 VCE 無(wú)關(guān)。 光電耦 合器包含如下工作特性： 1. 共模抑制比很高：在光電耦合器內(nèi)部，但由于發(fā)光管和受光管之間的耦合電容很 小的（ 2pF 以?xún)?nèi)）所以共模輸入電壓通過(guò)極間耦合電容對(duì)輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。 EL817光電耦合器 光電耦合器由一只發(fā)光管和一只光敏管構(gòu)成，主要應(yīng)用在組成開(kāi)關(guān)電路，邏輯電路，隔離耦合電路，高壓穩(wěn)壓電路等。由運(yùn)放的特性可知，只有當(dāng) REF 端（同向端）的電壓非常接近 VI（ ） 時(shí)，三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的非飽和電流通過(guò)，而且隨著 REF 端電壓的微小變化，通過(guò)三極管的電流將從 1到 100mA 變化。 而 TL431的具體功能可以用 圖 。 TL431是一種并聯(lián)穩(wěn)壓集成 電路，因其性能好，價(jià)格低，因此廣泛應(yīng)用在各種電源電路中。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為 ，在很多應(yīng) 用中用它代替齊納二極管，例如數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路，可調(diào)壓電源 ， 開(kāi)關(guān)電源等 。 TL431集成電路誤差放大器 TL431是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。 13腳 Inputs4()是運(yùn)算放大器 4反 相輸入端，其空載電壓為 。 11腳 GND 是接地或負(fù)電源供電，其空載電壓為 0V。 9腳 Inputs3()是運(yùn)算放大器 3反相輸入端，其空載電壓為 5V。 7腳 OUT2是運(yùn)算放大器 2輸出，其空載電壓為 0V。 5腳 Inputs2(+)是運(yùn)算放大器 2同相輸入端，其空載電壓 為 。 3腳 Inputs1(+)是運(yùn)算放大器 1同相輸入端，其空載電壓為 。 1腳 OUT1是運(yùn)算放大器 1輸出，其空載電壓為 18V。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。 LM324四運(yùn)算放大器 LM324內(nèi)設(shè) 4個(gè)完全相同的運(yùn)輸放大器及運(yùn)算補(bǔ)償電路，采用差分輸入方式。工作時(shí)耗電約為 15mA，此電流可通過(guò)反饋電阻提供。輸入電壓可以通過(guò)一個(gè)大阻值電阻從高壓降壓獲得。 7腳 Vcc 是電源。lA。 5 腳 GND 是接地。 4腳 RT/CT 是 外接振蕩器 定時(shí)端。在外圍電路中，在功率開(kāi)關(guān)管(如 VMos 管 )的源極串接一個(gè)小阻值的取樣電阻，將脈沖變壓器的電流轉(zhuǎn)換成電壓，此電壓送入 3 腳，控制脈寬。 2 腳 VFB 是反饋電壓輸入端 （內(nèi)部誤差放大器反相輸入端） ，此腳與內(nèi)部誤差放大器同向輸入端的基準(zhǔn)電壓 (一般為 +)進(jìn)行比較，產(chǎn)生控制電壓，控制脈沖的寬度。 UC3842 的內(nèi)部由啟動(dòng)電路，振蕩電路，基準(zhǔn)電壓發(fā)生器， PWM 特制電路 ，驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成。它主要的優(yōu)點(diǎn)是外界元件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。將更多的功能集成于一塊芯片上，這將是未來(lái)電子技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，我相信隨著集成芯片的不斷發(fā)展，充電器的發(fā)展也會(huì)步入一個(gè)嶄新的時(shí)代。 如圖 所示。在蓄電池的出口處分別 對(duì)其電壓和電流進(jìn)行采樣，然后通過(guò)誤差取樣放大電路影響光電耦合器的導(dǎo)通情況，從而控制 開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通起到對(duì)電流和電壓的輸出控制 。 如下圖 方框圖 圖 充電器基本方案方框圖 6 第四章 硬件電路設(shè)計(jì) 電路總體設(shè)計(jì) 充電器采用的典型 構(gòu)成 主要由市電濾波電路，市電變換電路，啟動(dòng)電路，振蕩器， PWM電路，激 勵(lì)電路，開(kāi)關(guān)管，誤差取樣放大電路，保護(hù)電路 等。這種方法是目前市場(chǎng)充電器流行使用的方法，也是一種很技術(shù)非常成熟的方法。 PWM 信號(hào)發(fā)生器 對(duì)反饋回來(lái)的電壓 和 電流信號(hào)進(jìn)行分析，然后調(diào)整 PWM 輸出信號(hào)的占空比。 方案策略 用 PWM 信號(hào)發(fā)生器（ UC3842）來(lái)實(shí)現(xiàn)方案。當(dāng)蓄電池的電壓達(dá)到額定值后，說(shuō)明蓄電池已經(jīng)充滿電 ， 控制開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)電源，停止充電。由市電送來(lái)的 220V 交流電經(jīng)整流、濾波后，經(jīng)脈沖變壓器降壓送給蓄電池進(jìn)行充電。 4． 注意事項(xiàng)： 充電時(shí)要注意的事項(xiàng)：一是在通風(fēng)良好的環(huán)境下進(jìn)行，以免溫度過(guò)高給充電器和蓄電 4 池 帶來(lái)危害，影響三段式充電過(guò)程；二是充電過(guò)程中如果聞到異味或充電器外殼溫度過(guò)高，應(yīng)立即停止充電，對(duì)充電器進(jìn)行檢修或更換；三是不要讓金屬和水等導(dǎo)電物質(zhì)進(jìn)入充電器內(nèi)部，以免充電器內(nèi)部的電子元器件被短路損壞。當(dāng)個(gè)別蓄電池出現(xiàn)問(wèn)題，使充電電流不能降為轉(zhuǎn)折電流時(shí)，會(huì)損壞同組其他蓄電池 。通常該參考值范圍是 450— 550 mA,若此值過(guò)高，雖 然有利于 延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，但增加了充電時(shí)間，但不能低于 400mA。因此，這個(gè)也是個(gè)重要參數(shù)，不能偏離過(guò)多。因此，這個(gè)參數(shù)極為重要，只有滿足 這個(gè)參數(shù)要求才能延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。 本設(shè)計(jì)主要是針對(duì) 48V 的充電器，對(duì)于三段式充電器的三個(gè)主要參數(shù)的要求是相當(dāng)嚴(yán)格的： 1. 涓流階段的參考電壓值： 涓流階段的參考電壓值一般為 58V 左右 ，不能大于或小于該參考值。 三段式充電 三段式充電與二段式充電的不同之處在于其第一個(gè)階段為恒流充電階段，充電器先以恒流對(duì)蓄電池快速充電 ，隨著蓄電池存儲(chǔ)能量的升高，充電電流減小，被充電控制電 路檢測(cè)后充電器自動(dòng)轉(zhuǎn)入第二個(gè)階段恒壓充電，繼續(xù)為蓄電池補(bǔ)充能量，電壓上升的幅度較小并且速度放慢，直到電壓穩(wěn)定。 如果充電器輸出電壓不足，則充電很短時(shí)間就導(dǎo)致充電電流下降為零，過(guò)早地結(jié)束了充電，長(zhǎng)期如此，勢(shì)必導(dǎo)致蓄電池長(zhǎng)期充電不足，容量下降，壽命縮短。充電初期，由于蓄電池的端電壓較低，充電器與蓄電池的電壓差較大，所以充電電流也大。缺點(diǎn)是充電時(shí)間長(zhǎng)，并且需要經(jīng)常調(diào)整充電電流。但是各個(gè)蓄電池的容量應(yīng)當(dāng)盡可能相同，否 則應(yīng)當(dāng)以容量最小的蓄電池計(jì)算充電電流，當(dāng)小蓄電池充足之后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)摘除，再繼續(xù)給大容量蓄電池充電。在充電過(guò)程中，由于蓄電池的段電壓逐漸升高，為了保持充電電流的恒定，必須相應(yīng)提高充電電壓。 而對(duì)于三段式將在后面具體介紹。 充電器的工作原理 電動(dòng)車(chē)充電器常用的充電方 式一般分為二段式充電模式和三段式充電模式兩種。 鉛酸蓄電池的典型充電特性曲線如圖 所示，通常是以恒流充電進(jìn)行分析。而由于放電時(shí)在陽(yáng)極板，陰極板上所產(chǎn)生的硫酸鉛會(huì)在充電時(shí)被分解還原成硫酸，鉛及過(guò)氧化鉛，因此電池內(nèi)電解液的濃度逐漸增加，亦即電解液之比重上升，并逐漸回復(fù)到放電前的濃度，這種變化顯示出蓄電池中的活性物質(zhì) 已還原到可以再度供電的狀態(tài)，當(dāng)兩級(jí)的硫酸鉛被還原成原來(lái)的活性物質(zhì)時(shí)，即等于充電結(jié)束。而鉛 酸蓄 電池是通過(guò)陽(yáng)極的 2bOP 以及陰極的 bP 浸到電解液（稀硫酸）中發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 來(lái)進(jìn)行充電和放電的。該充電器雖然存在維修難度大，功率小等缺點(diǎn)，但它具有體積小，重量輕，效率高，適應(yīng)市電輸入范圍寬，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，所以開(kāi)關(guān)電源式充電器相對(duì)于變壓器式充電器和可控硅式充電器來(lái)說(shuō)將會(huì)是今后電動(dòng)車(chē)充電器的發(fā)展方向，我也相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電動(dòng)車(chē)以及電動(dòng)汽車(chē)的 也會(huì)有更加美好的未來(lái)。 而且最近幾年許多新聞報(bào)道中都有使用者因?yàn)槭褂貌划?dāng)，比如蓄電池的反接 或者 先將充電器與市電相連再與蓄電池相接，這些都會(huì)危及到使用者的生命安全 和蓄電池的完好 ， 所以 我們需要一種更安全更環(huán)保的充電器，這定將是未來(lái)充電器的發(fā)展方向。一般人們都是在蓄電池的電量全部使用完之后再對(duì)其進(jìn)行充電，但這樣的結(jié)果卻容易導(dǎo)致充電器的 過(guò)充而 損壞，致使蓄電 池過(guò)早地報(bào)廢而污染環(huán)境 ，要知道每年報(bào)廢的蓄電池的數(shù)量是十分恐怖的 。目前電動(dòng)車(chē)使用的電池主要由鉛酸蓄電池，鎳 — 金屬氫化物蓄電池，鋰離子蓄電池，燃料電池等，其中鉛酸蓄電池以其價(jià)格低廉，材料來(lái) 源豐富，技術(shù)和制造工藝較成熟，電池容量大，跟隨負(fù)荷輸出特性好，無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)勢(shì)成為電動(dòng)車(chē)目前主要采用的電池種類(lèi)。 Keyword： Leadacid batteries； Threestep method； Intelligent； charger 目 錄 摘要 ????????????????????? ?????????????? Ⅰ Abstract ?????????????????????????????????? Ⅱ 第一章 前 言 ??????????????????????????????? 1 第二章 充電器原理 ?????????????????????????