【正文】 時(shí)就要進(jìn)入低電流充電階段。恒壓充電：當(dāng)電池在充電過(guò)程中,電池電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí),充電周期進(jìn)入恒壓充電。 開(kāi)關(guān)電源與線(xiàn)性電源 線(xiàn)性電源穩(wěn)壓器的調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，因而發(fā)熱量大，效率低（35%左右），需要加體積龐大的散熱片，而且還需要同樣也是大體積的工頻變壓器，當(dāng)要制作多組電壓輸出時(shí)變壓器會(huì)更龐大。但開(kāi)關(guān)電源輸出的直流上面會(huì)疊加較大的紋波，在輸出端并接穩(wěn)壓二極管可以改善，另外由于開(kāi)關(guān)管工作是會(huì)產(chǎn)生很大的尖峰脈沖干擾，也需要在電路中串連磁珠加以改善。對(duì)于電源效率和安裝體積有要求的地方用開(kāi)關(guān)電源為佳，對(duì)于電磁干擾和電源純凈性有要求的地方（例如電容漏電檢測(cè)）多選用線(xiàn)性電源。開(kāi)關(guān)電源和線(xiàn)性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng)，但二者增長(zhǎng)速率各異。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng)，這為開(kāi)關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。另外開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義[2]。⑵高頻：電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻。 開(kāi)關(guān)電源能量損耗和壽命降低損耗，遏制溫升，提高效率，延長(zhǎng)壽命開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的損耗主要分四個(gè)方面：⑴開(kāi)關(guān)損耗 如功率開(kāi)關(guān)，驅(qū)動(dòng)；⑵導(dǎo)通損耗 如輸出整流器，電解電容中電阻損耗；⑶附加損耗 如控制IC，反饋電路，啟動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路；⑷電阻損耗 如預(yù)加負(fù)載等；在反激式開(kāi)關(guān)電源中，功率開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)以及輸出整流部分占損耗的90％多，磁性元件占5％，其它占5％； 損耗直接影響效率，更影響電源的穩(wěn)定性和工作壽命。下面列舉的是溫度對(duì)器件的影響：⑴溫度每升高10℃，電解電容的壽命就會(huì)減半；⑵在高溫和反向電壓接近額定值時(shí)，肖特基二極管的漏電很?chē)?yán)重，就像陰陽(yáng)極通路一樣；⑶通用磁性材料，從25℃到100℃飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度下降30％左右；在這里，磁性材料的損耗雖然說(shuō)占比例很小但是它對(duì)整個(gè)開(kāi)關(guān)電源的影響非常大。在此設(shè)計(jì)時(shí)，最好保證銅耗接近于磁耗，初級(jí)繞組的銅耗接近于次級(jí)繞組的銅耗以達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)防止磁芯過(guò)渡溫升；⑷MOSFET管，每升高25℃，柵極閥值電壓下降5％。Rds隨溫度的升高而增大。 開(kāi)關(guān)電源分類(lèi)按開(kāi)關(guān)管與負(fù)載的連接方式分類(lèi)，開(kāi)關(guān)電源可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和變壓器耦合型3種類(lèi)型。按調(diào)制方式分可分脈沖寬度調(diào)制式和脈沖頻率調(diào)制式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源和PWM和PFM的混合方式。3 反激式開(kāi)關(guān)電源 反激式開(kāi)關(guān)電源原理單端反激式變換器又稱(chēng)電感儲(chǔ)能式變換器，工作原理如圖3l所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)管S1被PWM脈沖激勵(lì)而導(dǎo)通時(shí)，次級(jí)整流二極管D1截止，輸出電容C給負(fù)載供電。單端反激式開(kāi)關(guān)電源以主開(kāi)關(guān)管的周期性導(dǎo)通和關(guān)斷為主要特征。而開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，變壓器將一次側(cè)線(xiàn)圈內(nèi)儲(chǔ)存的電感能量通過(guò)整流二極管給負(fù)載供電，直到下一個(gè)脈沖到來(lái)，開(kāi)始新的周期[3]。二是可以實(shí)現(xiàn)變壓器功能，通過(guò)脈沖變壓器的初級(jí)繞組和多個(gè)次級(jí)繞組可以輸出多路不同的直流電壓值，為不同的電路單元提供直流電量。VOUTVdc Is次級(jí)電流波形Ip初級(jí)電流波形TonToff圖31 反激式開(kāi)關(guān)電源原理圖在開(kāi)關(guān)管S1關(guān)斷的Toff期間，變壓器鐵心中的磁通主要由變壓器次級(jí)線(xiàn)圈回路中的電流來(lái)決定，這就相當(dāng)于流過(guò)變壓器次級(jí)線(xiàn)圈中的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以使變壓器的鐵心退磁，使變壓器鐵心中的磁場(chǎng)強(qiáng)度恢復(fù)到初始狀態(tài)。由此可知，反激式變壓器開(kāi)關(guān)電源在輸出功率的同時(shí)，流過(guò)次級(jí)線(xiàn)圈回路中的電流也在對(duì)變壓器鐵心進(jìn)行退磁。變壓器次級(jí)線(xiàn)圈輸出電壓Uo是一個(gè)帶正負(fù)極性的脈沖波形，一般負(fù)半周是一個(gè)很規(guī)整的矩形波；而正半周，由于輸出脈沖被整流二極管限幅，當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作于連續(xù)電流或臨界連續(xù)電流狀態(tài)時(shí)，輸出波形基本也是矩形波。因此，整流二極管的輸入電壓Uo的幅值Up與整流輸出電壓基本相等。因此，在Ton期間，變壓器鐵芯中的磁通量是由剩磁SBr向最大磁通SBm方向變化；而在Toff期間，變壓器鐵芯中的磁通量是由最大磁通SBm向剩磁SBr方向變化。其中，i1為流過(guò)變壓器初級(jí)線(xiàn)圈中的電流，i2為流過(guò)變壓器次級(jí)線(xiàn)圈中的電流（虛線(xiàn)所示），Io是流過(guò)負(fù)載的電流（虛線(xiàn)所示）。還可以看出，流過(guò)變壓器初、次級(jí)線(xiàn)圈中的電流是可以突跳的。并且，變壓器初級(jí)線(xiàn)圈電流的最大值正好等于變壓器次級(jí)線(xiàn)圈電流最大值的n倍（n為變壓器次級(jí)電壓與初級(jí)電壓比）。與電壓控制方式相比在負(fù)載響應(yīng)和線(xiàn)性調(diào)整度等方面有很多優(yōu)越之處。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖33所示，UC3842個(gè)引腳，各腳功能如下：1腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性；2腳是反饋電壓輸入端，當(dāng)檢測(cè)電壓超過(guò)1V時(shí)縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)；4腳為定時(shí)端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時(shí)間常數(shù)決定，f=(RTCT)；5腳為公共地端；6腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時(shí)間僅為50ns1A基準(zhǔn)電壓輸出端，有50mA圖33 UC3842內(nèi)部結(jié)構(gòu)UC3842是專(zhuān)門(mén)設(shè)汁用于出線(xiàn)和直流—直流變換器應(yīng)用的高性能、固定頻率、電流模式控制器，為設(shè)計(jì)者提供使用最少外部元件的高性能價(jià)格比的解決方案。圖34 UC3842代表性方框圖振蕩器頻率由定時(shí)元件RT和CT選擇值決定。在CT放電期間，振蕩器產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部消隱脈沖保持“或非”門(mén)的中間輸入為高電子，這導(dǎo)致輸出為低狀態(tài)，從而產(chǎn)生丁一個(gè)數(shù)量可控的輸出靜區(qū)時(shí)間。注意盡管許多的Rt和Ct值都可以產(chǎn)生相同的振蕩器頻率，但只有一種組合可以得到在給定頻率下的特定輸出靜區(qū)時(shí)間。1 0％之內(nèi)，這些內(nèi)部電路的優(yōu)點(diǎn)使振蕩器頻率及晨大輸出占空比的變化最小。不要將UC3842的重要元件的參數(shù)選得接近分布參數(shù)；具體來(lái)說(shuō)，電阻不要太大，電容器和電感器不要太小。R一般不要大于1M歐，C一般不要小于22PF。此放大器從有90dB的典刮自流電流增益和只有57度相位余量的1．OMHz的增益為1帶寬。它將引起輸出電壓誤差，后者等于輸入偏置電流和等效輸入分壓器源電阻的乘積。輸出電壓因兩個(gè)二極管壓降而失調(diào)(≈)并在連接至電流取樣比較器的反相輸入之前被三分，這將在管腳l處于其最低狀態(tài)時(shí)(Vol)，保證在輸出(管腳6)不出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)脈沖。最小誤差放大器反饋電阻受限于放大器的拉電流(O．5mA)(VoH)： (31)UC3842作為電流模式控制器工作，輸出開(kāi)關(guān)導(dǎo)通山振蕩器起始，當(dāng)峰值電感電流到達(dá)誤差放大器輸出補(bǔ)償(管腳1)建立的門(mén)限電平時(shí)中止。所用的電流取樣比較器—脈寬調(diào)制鎖存配置確保在任何給定的振蕩器周期內(nèi)，僅有一個(gè)單脈沖出現(xiàn)在輸出端。此電壓由電流取洋輸入(管腳3)監(jiān)視并與來(lái)自誤差放大器的輸出電平相比較。在這些條件下，電流取樣比較器門(mén)限將被內(nèi)部箝位至1．0V。這個(gè)尖脈沖的產(chǎn)生是由于電源變壓器匝間電容和輸出整流管恢復(fù)時(shí)間造成的。圖35 電流波形尖脈沖抑制欠壓鎖定采用了兩個(gè)欠壓鎖定比較器來(lái)保證在輸出級(jí)被驅(qū)動(dòng)之前，集成電路已完全可用。每個(gè)都具有內(nèi)部的滯后，以防止在通過(guò)它們各自的門(mén)限時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤輸出動(dòng)作。／。UCX843A準(zhǔn)備應(yīng)用于更低電壓直流到直流變換器中。它的作用是保護(hù)集成電路免受系統(tǒng)啟動(dòng)期間產(chǎn)生的過(guò)高電壓的破壞。輸出這些器件有一個(gè)單圖騰柱輸出級(jí)，是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用來(lái)自接驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的，它能提供高達(dá)177。 TL431簡(jiǎn)介德州儀器公司（TI）生產(chǎn)的TL431是一是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。在很多應(yīng)用中可以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)電源等等。3個(gè)引腳分別為：陰極（CATHODE）、陽(yáng)極（ANODE）和參考端（REF）?？梢钥吹?，接在運(yùn)放的反相輸入端。當(dāng)然該圖絕不是TL431的實(shí)際內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以不能簡(jiǎn)單地用這種組合來(lái)代替它。　當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)，發(fā)光器發(fā)出光線(xiàn)，照射在受光器上，受光器接受光線(xiàn)后導(dǎo)通，產(chǎn)生光電流從輸出端輸出，從而實(shí)現(xiàn)了“電光電”的轉(zhuǎn)換。線(xiàn)性光電耦合器是一種新型的光電隔離器件，能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或電流信號(hào)，這樣隨著輸入信號(hào)的強(qiáng)弱變化會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的光信號(hào)，從而使光敏晶體管的導(dǎo)通程度也不同，輸出的電壓或電流也隨之不同。三極管Vce隨輸入二極管電流If的變化曲線(xiàn)（Ic為參量）如圖38所示。圖39 輸出電壓直接分壓該電路的工作原理是：直流電壓加在R5上，降壓后加在UC3842的引腳7上，為芯片提供大于16 V的啟動(dòng)電壓，當(dāng)芯片啟動(dòng)后由反饋繞組提供維持芯片正常工作需要的電壓。設(shè)計(jì)內(nèi)回路反饋時(shí)，需要在開(kāi)關(guān)管上串聯(lián)一個(gè)以地為參考的取樣電阻R14，R16，R18將初級(jí)線(xiàn)圈的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，此電壓由電流檢測(cè)比較器監(jiān)視并與來(lái)自誤差放大器的輸出電平比較。勢(shì)必引起電源布線(xiàn)的困難，而且電源工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，容易引起電磁干擾，必然帶來(lái)電路設(shè)計(jì)的困難，所以這種方法很少使用[4]。同時(shí)該電壓經(jīng)R16及R17分壓后作為采樣電壓，送入U(xiǎn)C3842的腳2，在與基準(zhǔn)電壓比較后，經(jīng)誤差放大器放大，使腳6輸出脈沖的占空比變小，輸出電壓下降，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。 這種電路的優(yōu)點(diǎn)是采樣電路簡(jiǎn)單，副邊繞組、原邊繞組和輔助繞組之間沒(méi)有任何的電氣通路，容易布線(xiàn)。該電路適用于針對(duì)某種固定負(fù)載的情況。采用這種方法進(jìn)行反饋控制時(shí)需要從副邊繞組輸出端進(jìn)行取樣，電路如圖311所示。通過(guò)調(diào)節(jié)由R24，R31，R32組成的分壓網(wǎng)絡(luò)后得到采樣電壓， V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)輸出電壓正常時(shí)， V電壓基準(zhǔn)相等，則TL431的K極電位保持不變，從而流過(guò)光耦二極管的電流不變，進(jìn)而流過(guò)光耦CE的電流也不變，UC3842引腳2的反饋電位Uf保持不變，則引腳6輸出驅(qū)動(dòng)的占空比不變，輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值不變。由UC3842內(nèi)部示意圖可知：誤差放大器的輸出電壓Ue減小，亦即電流檢測(cè)比較器鉗位電壓減小，UC3842引腳6輸出驅(qū)動(dòng)的占空比減小，從而使輸出電壓減小，這樣就完成了反饋穩(wěn)壓的過(guò)程。另外還有一種連接，UC3842的電壓反饋輸入端腳2接地，所以，誤差放大器的輸入誤差總是固定的，可將線(xiàn)性光耦中的光電三極管視為一可變電阻，改變的是誤差放大器的增益。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不僅外接元器件較少，而且在電壓采樣電路中采用了三端可調(diào)穩(wěn)壓管，使得輸出電壓在負(fù)載發(fā)生較大的變化時(shí)，輸出電壓基本上沒(méi)有變化。 4 總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)共分為兩部分：主電源部分、控制電路部分。控制電路部分包括低電流調(diào)節(jié)控制電路部分、恒流電路部分、充電指示電路部分。本設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于主電源設(shè)計(jì)部分。本電路最大功率發(fā)生在恒流充電階段二結(jié)束恒壓充電開(kāi)始時(shí)。設(shè)計(jì)主電源時(shí)就是要找到最苛刻的條件，即輸入最低，輸出功率最大的條件下來(lái)設(shè)計(jì)脈沖變壓器的。為減小電源尖峰干擾需要在電源進(jìn)線(xiàn)端和電源輸出線(xiàn)端分別加入濾波電路。UC3842外圍電路包括振蕩電路，誤差放大器輸入和補(bǔ)償電路，電源啟動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管電路，軟啟動(dòng)電路?？刂齐娐凡糠职ǖ碗娏髡{(diào)節(jié)控制電路部分、恒流電路部分、充電指示電路部分。主電源電路低電流調(diào)節(jié)電路恒流電路指示燈電路圖41 電路框圖主電源控制電路市面上一些鋰電池充電器充電過(guò)程分為預(yù)充電,恒流充電,恒壓充電,溫度監(jiān)控。當(dāng)鋰電池兩端電壓的升高逐漸接