【正文】 充電方式可以為其提供在不同狀態(tài)時合適的充電電壓和電流，將恒流充電快速安全地對蓄電池進(jìn)行初始充電和恒壓充電進(jìn)一步對蓄電池充電有效地結(jié)合起來，從而使蓄電池的容量達(dá)到額定值，延長其壽命。對于正常的蓄電池，電池電壓會逐漸上升，直到門檻電壓Vch，充電器將進(jìn)入下一個階段，恒流充電。 狀態(tài)2：恒流充電(T1T2)充電器提供一個恒定的充電電流Ibulk 給蓄電池。狀態(tài)3：過壓充電(T2T3)在過壓充電狀態(tài)，充電器提供一個略高于蓄電池額定電壓的恒定電壓Voc 給蓄電池，以使蓄電池能量最后達(dá)到飽和。Ioct 的值可以設(shè)定，通常為Ibulk/5。此后，如果蓄電池由于使用電壓下降到Voc的90%，那么充電器自動進(jìn)入涓充或恒流充電狀態(tài)[3]。最后通過測試和分析，將系統(tǒng)的性能做出改進(jìn)并總結(jié)。 設(shè)計要求 (1)設(shè)計一個給12V蓄電池充電器，充電電流大于2A。 (3)設(shè)計溫度控制電路用以控制充電溫升。3 方案論證與選擇 充電電源方案論證與選擇 方案一 采用線性電源。方案二 采用開關(guān)型電源。綜合兩種方案,方案一雖然設(shè)計簡單，但較難實現(xiàn)輸出設(shè)計要求的2A以上的電流，方案二雖設(shè)計較為復(fù)雜，但其輸出電壓可變，帶負(fù)載能力強(qiáng)且效率高，適合于蓄電池的快速充電。 智能充電控制方案的論證與選擇方案一 采用單片機(jī)作為智能控制。方案二 采用專用智能充電芯片。可以實時快速有效地監(jiān)控蓄電池狀態(tài)并可以采用四段充電方式對蓄電池進(jìn)行智能充電，且其外部電路較少。 開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇 帶隔離變壓器的開關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有正激式和反激式兩種，前者適合于要求輸出大功率的應(yīng)用，如150W以上，后者適合于輸出較小功率的應(yīng)用如100W以下。 總體設(shè)計方案整個系統(tǒng)主要由UC3843開關(guān)電源控制器所控制的反激式開關(guān)電源，UC3909充電控制器所控制的DCDC智能充電轉(zhuǎn)換器，充電狀態(tài)顯示電路以及12V蓄電池組成。 系統(tǒng)總體框圖4 硬件電路設(shè)計硬件電路主要包括帶隔離變壓器的單端反激式變換器，DCDC變換器以及充電狀態(tài)顯示電路組成。功率級電路包括EMI和輸入整流濾波電路，反激變換電路及輸出整流濾波電路。 帶隔離變壓器的單端反激式變換器原理帶變壓隔離器的單端反激變換器是在反極性（BuckBoost）變換器的基礎(chǔ)上演化而來的。單端反激變換器和單端正激變換器相比，首先兩者的工作原理不同，其次電路結(jié)構(gòu)差別也很大。 隔離型單端反激變換器 ，它由開關(guān)管Q、高頻變壓器T、整流二極管VD、濾波電容C等組成。為了保證在能量不完全轉(zhuǎn)移的條件下磁芯不會出現(xiàn)飽和，反激式變換器的變壓器的磁芯應(yīng)加有氣隙。這樣開關(guān)管的電壓應(yīng)力比較大，因此在很多情況下，必需要在開關(guān)管的兩端加上吸收電路。因此單端反激變換器多應(yīng)用于150W以下的小功率開關(guān)電源中，諸如各種工業(yè)設(shè)備、計算機(jī)設(shè)備、消費(fèi)電子等設(shè)備中的開關(guān)電源。保險絲會在電流異常升高到一定的閾值時熔斷而防止電路過大而損壞電路。所以開機(jī)時可以吸收浪涌電流，防止瞬間電流過大對前邊的整流二極管和保險絲帶來的沖擊，提高了電源設(shè)計的安全系數(shù)。 EMI和輸入整流濾波電路EMI電路通常由一個線圈T1和兩個電容C2，C3組成。整流橋采用全橋整流，利用二極管的單向?qū)щ娦园逊较蚝痛笮《甲兓?0Hz交流電變換為方向不變但大小仍有脈動的直流電。220交流電壓經(jīng)過整流濾波變成Ud=300V左右的直流電壓。主要由反激式高頻變壓器T2，RCD吸收電路，啟動電路，MOSFET，快恢復(fù)二極管等組成。在磁芯大小，原邊電感、氣隙大小，原邊線圈匝數(shù)的選擇，以及在磁芯內(nèi)直流成分和交流成分之間的相互影響等問題都要在設(shè)計中細(xì)致考慮[6]。啟動電路由啟動電阻R3，D3，C7和變壓器的一路輔助線圈組成，一般電路在電路上電工作之前都有一個啟動延時或叫軟啟動過程。 芯片UC3843的正常供電電源是通過變壓器的一路輔助電源給 UC3843工作的，但是如果芯片不先工作的話，也就沒有輔助電源了；所以需要一個先給芯片啟動的工作電源，這樣才能正常工作。維持芯片工作能量將被儲存在并接芯片電源引腳的47uF的電解電容里。雙管反激變換器輸出整流二極管承受的電壓應(yīng)力與傳統(tǒng)反激變換器相同，因此，整流二極管必須具有正向壓降低、快速恢復(fù)的特點(diǎn)，還應(yīng)具有足夠的輸出功率。因此，選取整流二極管的反向電壓 VDR應(yīng)遠(yuǎn)大于理論計算值，并要留有足夠的裕度。C18,D5,R17的作用是：吸收Q1閉合瞬間在其漏極產(chǎn)生的尖峰脈沖。UC3843是高性能固定頻率電流模式控制器，專為OFFLINE和DCDC變換器應(yīng)用而設(shè)計，為設(shè)計人員提供只需最少外部元件就能獲得成本效益高的解決方案。電流取樣比較器和大電流圖騰柱式輸出，是驅(qū)動功率MOSFET的理想器件。 UC3843內(nèi)部簡化方框 UC3843的工作原理是：給定電壓與反饋電壓經(jīng)誤差放大后，作為門限電壓U與反饋電流經(jīng)采樣后的電壓VS一起輸入到電流感應(yīng)比較器，當(dāng)超過門限電壓后，該比較器就輸出為高電平，進(jìn)入到RS觸發(fā)器的復(fù)位端R，使得輸出Q為高電平，經(jīng)或非門后輸出為低電平來關(guān)斷開關(guān)管，并且一直保持這種狀態(tài)，直至振蕩器輸出脈沖到達(dá)觸發(fā)器的置位端S和或非門為止，在振蕩器輸出為高電平的時侯，或非門始終輸出為低電平，開關(guān)管也就一直的關(guān)斷，這段時間由振蕩器輸出脈沖的寬度來決定，當(dāng)振蕩器輸出脈沖下降的同時，RS觸發(fā)器的輸出Q變?yōu)榈碗娖?，?jīng)或非門輸出就變?yōu)楦唠娖剑敵隹刂泼}沖就如此周期性地工作，其中PWM信號的上升沿由振蕩器來決定，下降沿由開關(guān)管電流和輸出電壓共同決定，反轉(zhuǎn)觸發(fā)器T限制PWM的占空比調(diào)節(jié)范圍在0～50%之內(nèi)[7]。對于一個隔離型單路輸出的開關(guān)變換器，一般存在三類電位參考點(diǎn)。由于主電路功能是傳輸和處理能量，所以這部分電路中會有高電壓和大電流功率信號；而控制電路的功能是處理微弱信號，所以控制芯片的耐壓一般不超過30V[8]。但控制電路要對主電路提供控制信號，因此需要電氣隔離，一般用磁隔離和光電隔離等。光電隔離一般采用線性光電耦合器件，本設(shè)計選用的是PC817。 電壓采樣反饋電路，它主要由光耦PC817和穩(wěn)壓器件TL431等元器件組成。該誤差電壓通過光耦 PC817轉(zhuǎn)變成誤差電流，耦合到初級中，再轉(zhuǎn)換成電壓作為控制芯片UC3843的VFB端口的輸入。，由光耦PC817和精密穩(wěn)壓管TL431相配合，作為參考、隔離、取樣和放大，組成負(fù)反饋環(huán)路。 (1)反饋取樣電路中的采樣電阻 R1R15的取值。一般此電流為2μA左右，為了避免此端電流影響分壓比和避免噪音的影響，一般取流過電阻R15的電流為參考段電流的100倍以上，所以： (42) (b)待機(jī)功耗的要求。在這里取 R15 =10K歐姆，外加Rp1調(diào)節(jié)輸出電壓。 Vo 6V,三極管集射電流Ic受發(fā)光二極管正向電流IF控制,通過PC817的Vce與IF關(guān)系曲線()可以確定PC817發(fā)光二極管正向電流 IF。 PC817的Vce與IF關(guān)系曲線 由PC817的datasheet資料可知，其電流傳輸比CTR=～，當(dāng)IC=7mA時,考慮最壞的情況,取CTR=，此時要求流過發(fā)光二極管最大電流為：