【正文】 制(PWM)控制。其缺點(diǎn)是，受功率開關(guān)管最小導(dǎo)通時(shí)間的限制，對輸出電壓不能作寬范圍的調(diào)節(jié)，此外，為防止空載時(shí)輸出電壓升高，輸出端要接假負(fù)載。電容C1, C2的中點(diǎn)電壓為Ui /2。改變開關(guān)的占空比，就可改變二次整流電壓U的平均值，也就改變了輸出電壓Uo。S1或S2導(dǎo)通時(shí)電感上的電流逐漸上升，兩個(gè)開關(guān)都關(guān)斷時(shí)，電感上的電流逐漸下降。 變壓器繞組W1還需要串接一小容量的電容，由于電容的隔直作用，半橋式電路對由于兩個(gè)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不對稱或C1, C2電容電壓不能精確到輸入電壓的一半而造成的變壓器一次電壓的直流分量有自動(dòng)平衡作用，因此不容易發(fā)生變壓器的偏磁和直流磁飽和。 當(dāng)濾波電感L的電流連續(xù)時(shí)，有Uo/Ui=(N2/Nl)(Ton/T )。. 3 PWM控制器SG1525A ，PWM控制電路一般主要由以下幾部分組成： (1)基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器:提供一個(gè)供輸出電壓進(jìn)行比較的穩(wěn)定電壓和一個(gè)內(nèi)部IC電路的電源。 其基本工作過程如下：輸出開關(guān)管在鋸齒波的起始點(diǎn)被導(dǎo)通。 電源中采用的PWM芯片為SG1525A。它是采用雙級型工藝制作的新型模擬數(shù)字混合集成電路，性能優(yōu)異，所需外圍器件較少?？芍苯域?qū)動(dòng)功率M0S管，工作頻率最高400KHz，具有欠壓鎖定、過壓保護(hù)和軟啟動(dòng)等功能[7]。電池是一種把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪褐绷麟娔艿难b置，一般又稱為化學(xué)電源或化學(xué)電池。作為一種電的貯存裝置，當(dāng)兩種金屬(通常是性質(zhì)有差異的金屬)浸沒于電解液之中，它們可以導(dǎo)電，并在“極板”之間產(chǎn)生一定電動(dòng)勢。從電解質(zhì)上分電池可分為一次性電池和可充電電池(二次電池)兩種?？沙潆婋姵匕ㄦ囨k電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鉛酸蓄電池等。充電率：用C來表示電池充放電時(shí)電流的大小數(shù)值。終止電壓：指電池放電時(shí)，電壓下降到電池不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓值。開路電壓：電池不放電時(shí)，電池兩極之間的電位差被稱為開路電壓。放電深度：在電池使用過程中，電池放出的容量占其額定容量的百分比，稱為放電深度。過放電：電池若是在放電過程中，超過電池放電的終止電壓值，還繼續(xù)放電時(shí)就可能會(huì)造成電池內(nèi)壓升高，正、負(fù)極活性物質(zhì)的可逆性遭到損壞，使電池的容量產(chǎn)生明顯減少。能量密度：電池的平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。自放電：電池不管在有無被使用的狀態(tài)下，由于各種原因，都會(huì)引起其電量損失的現(xiàn)象。充電循環(huán)壽命:充電電池在反復(fù)充放電使用下，電池容量會(huì)逐漸下降到初期容量的60%～80%。電池的充放電是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)變化過程，其復(fù)雜性表現(xiàn)在：(1)多變量，影響的因素多，諸如電解液的濃度、極板活性物的活度、環(huán)境溫度。(3)離散性，即使同一類型、相同容量的電池，隨著各自使用的情況不同，充電電流也有很大的不同。電池的充電方法有很多，包括[9]：(1)恒流充電以恒定的電流對電池進(jìn)行充電。這兩種方法是最早也是最簡單的充電方法，所以缺點(diǎn)很多:恒流充電要掌握好適當(dāng)?shù)某潆婋娏?，過大會(huì)損傷電池。而恒壓充電在充電的初始階段，由于電池的電壓很低而造成充電電流很大，這對電池會(huì)造成損害。 (3)恒壓限流法恒壓限流法實(shí)際上是將恒壓充電和恒流充電相結(jié)合，又稱為混合充電法。當(dāng)電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，進(jìn)入恒壓充電方式。而用周期性的脈動(dòng)電流給電池充電可以使電池有時(shí)間恢復(fù)其原來狀態(tài)，減小極化現(xiàn)象的影響。這樣就強(qiáng)制消除電池的極化現(xiàn)象，使得電池充電時(shí)可以更快而又不損害電池的使用壽命。電池的充滿檢測方法也有很多種，常用的有[10]：(1)峰值電壓(最高電壓)法當(dāng)電池充滿時(shí)，其端電壓會(huì)達(dá)到一個(gè)峰值，通過檢測這個(gè)峰值電壓和預(yù)設(shè)值比較來判斷充電的終點(diǎn)。(2)dT/dt法通過檢測電池峰值溫度變化率來判斷充電的終點(diǎn)。(4)計(jì)時(shí)(最長時(shí)間)法通過設(shè)置一定的充電時(shí)間來控制充電終止，一般設(shè)定要充進(jìn)130%標(biāo)稱容量所需的時(shí)間來控制。(5)一△V法當(dāng)電池充滿達(dá)到一峰值電壓后，電壓會(huì)下降一定的值△V，通過檢測這個(gè)一△V來判斷電池是否充滿。(6)零△V(O△V)法當(dāng)電池充滿達(dá)到一峰值電壓后不變化，通過檢測這個(gè)峰值電壓，即零△V來判斷電池是否充滿。根據(jù)電源設(shè)計(jì)方案，本章首先提出具體的技術(shù)指標(biāo)和性能要求，然后進(jìn)行開關(guān)電源電路、單片機(jī)控制電路和充放電控制電路與方案的設(shè)計(jì)。(2)電池浮充：177。(3)電池激活：對新電池或長期不用的電池進(jìn)行激活，恢復(fù)電池容量。(5)快速充電：。充電過程中采用零斜率、負(fù)斜率檢測及最大時(shí)間、最高電壓保護(hù)。(7)具有輸出保護(hù)功能①177。②輸出電壓選擇12V時(shí)，若輸出電壓=16177。③輸出電壓選擇24V時(shí)，若輸出電壓=31177。(8)具有輸入保護(hù)功能當(dāng)輸入交流電壓高于264V～272V或低于150V～160V時(shí)，關(guān)斷輸出，告警指示燈亮，并有音響告警，電壓恢復(fù)正常時(shí)，自動(dòng)恢復(fù)工作。13Hz；(2)外形尺寸：256mm163mm73 mm；(3)重量：；(4)環(huán)境要求①工作環(huán)境溫度 穩(wěn)壓供電:40℃～+55℃。②儲(chǔ)存溫度:55℃～+70℃；(5)充電①被充電池組電壓:標(biāo)稱電壓為12V/24V的隔鎳、氫鎳或鋰電池組?？焖俪潆姇r(shí)間＝150min。④最大充電電流:。177。 24V供電設(shè)有浮充電壓:27177。③負(fù)載效應(yīng):Su177。④源效應(yīng):Si177。⑤紋波電壓:輸入220V，負(fù)載電流為6A時(shí)，紋波+噪聲電壓峰—峰值1%。根據(jù)電路功能把電源劃分為開關(guān)電源電路、單片機(jī)控制電路和充放電控制電路三部分。，利用PWM控制器SG1525A搭建半橋式開關(guān)電源。，單片機(jī)控制電路包括:(1)穩(wěn)壓供電時(shí)監(jiān)測輸出電流、電壓。(3)監(jiān)測輸入電壓的變化。(5)提供工作和故障時(shí)的聲音和燈光指示。單片機(jī)采用美國Microchip公司的PIC系列單片機(jī)，本身帶有10位A/D轉(zhuǎn)換功能，已足夠滿足對輸入、輸出電流、電壓的采樣檢測精度?？紤]到要滿足惡劣條件下使用，常用的液晶顯示屏在低溫下會(huì)顯示不清，所以用溫度范圍寬的高亮二極管替代。包括充電控制電路和放電控制電路。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，要求電源能對不同容量和端電壓的鎳鎘、鎳氫和鋰離子電池組充電。不過充、不欠充，并對這些電池的“記憶”效應(yīng)進(jìn)行消除。利用三次完整的放—充循環(huán)消除電池的“記憶”效應(yīng)。電池的放電考慮放電電阻的體積不能太大和散熱的因素，按電流的大小當(dāng)選擇12V電池組的時(shí)候?qū)⒎烹姽芡耆蜷_進(jìn)行直流放電。在硬件實(shí)現(xiàn)上主要利用單片機(jī)PIC16F877控制PWM控制器產(chǎn)生脈沖輸出或直流輸出，并利用單片機(jī)本身的10位A/D進(jìn)行△V檢測。第四章 可充電穩(wěn)壓電源的硬件設(shè)計(jì) 根據(jù)電源的硬件設(shè)計(jì)方案，本章對電源的硬件進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。 利用PWM控制器搭建半橋式開關(guān)電源電路。 半橋式電路原理圖 輸入交流220V通過噪聲濾波器，再經(jīng)過橋式整流濾波B2得到直流電壓約E=300V,此電壓加到半橋式功率變換器上。 在t1期間，來自PWM的控制脈沖加到Q1的柵極時(shí)，Q1導(dǎo)通，電源電流ICl從E經(jīng)Q1,隔直電容器C2開關(guān)變壓器T2和電容器C26流向地，此時(shí)Q1導(dǎo)通飽和，開關(guān)管Q2源極電壓升為E，變壓器T2兩端電壓V=1/2E。在t3期間，來自PWM的控制脈沖加到Q2的柵極時(shí)，Q2導(dǎo)通，電流IC2從E經(jīng)電容器C2變壓器T電容器C27和Q2流向地，此時(shí)Q2導(dǎo)通飽和，開關(guān)管Q2源極電壓降為0,變壓器兩端電壓V=1/2E 。圖4. 2開關(guān)變壓器初級電壓波形在開關(guān)變壓器次級產(chǎn)生的矩形脈沖經(jīng)高速整流二極管D2整流，再經(jīng)由扼流圈Ll,L2和電容C21, C22, C32構(gòu)成的II形濾波器濾波，得到純凈的直流輸出。 主要器件參數(shù)設(shè)計(jì)(1)工作頻率開關(guān)電源的開關(guān)頻率越高，高頻變壓器、扼流圈就可做得越小，電源體積也就越小。(2)功率開關(guān)管開關(guān)電源的開關(guān)元件有很多種類，例如雙極性晶體管、快速晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、場效應(yīng)晶體管和絕緣柵雙極型晶體管等。 隨著現(xiàn)代電力電子器件技術(shù)的發(fā)展，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)以其電壓型驅(qū)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度高、飽和壓降較低以及可耐高電壓大電流的優(yōu)點(diǎn)，己成為當(dāng)前在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的電力電子器件。②在相同電壓和電流定額的情況下，IGBT的安全工作區(qū)比大功率晶體管(GTR)大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。④與GTR相比，IGBT的耐壓和通流能力還可以進(jìn)一步提高，同時(shí)可保持開關(guān)頻率高的特點(diǎn)。(3)高頻變壓器由于電源為對稱半橋式，變壓器無需加氣隙。①確定原邊匝數(shù)Np原邊繞組匝數(shù)可由下面公式計(jì)算:Np=V/(KfFwBwAe) ()式中Kf—波形系數(shù)，方波時(shí)取4；Fw—開關(guān)頻率，電源為20KHz；Bw—磁芯工作磁通密度，；Ae—磁芯有效面積，電源為392mm2；V—變壓器原邊電壓，電源中V=②計(jì)算原、副邊繞組匝數(shù)比及副邊繞組可按()式計(jì)算半橋式高頻變壓器的原、副邊匝數(shù)比: Np/NS=()式中Np—原邊繞組匝數(shù)Ns—副邊繞組匝數(shù)Vinmin—最小輸入直流電壓，在交流160V加載下約為160=208V。在電源中輸出電壓充電時(shí)最高為Vo=35V，設(shè)Vdf=, VL=, D=,則Vop=(35++)/= 。副邊繞組Ns=Np/=45/≈，在實(shí)際中取為20匝。繞制變壓器時(shí)，采用“三明治”繞法繞制:先繞初級Np總匝數(shù)一半；再繞完次級匝數(shù)Ns；最后繞NP的余下一半。③線徑和根數(shù)的選取原邊繞組電流為Ip=2Po/Vsn；在最大輸出功率下(27V、6A), Vop=(27++)/= V ；Po=Vop6=6≈209W；Vsn=Vin minn=20898%=204，其中n為變壓器的效率；則Ip=2209/204≈2A?？紤]繞制問題。次級為Ip *Np/Ns/I≈3根，實(shí)際中為了減小發(fā)熱量，選用了4根。粗略地可按下面公式計(jì)算:L=2P/(fI2)