【正文】 ，這樣容易造成過充電，容易損壞電池。 上述各種控制方法各有優(yōu)缺點。 智能充電器的充 電過程 對于鉛酸蓄電池來講，常用的充電方式有恒流限壓和恒壓限流兩種充電方式，然而，單獨采用其中的一種充電方式，沒有動態(tài)跟蹤電池的實際狀態(tài)和可接受充電電流大小的技術，對鉛酸蓄電池的充電效果不是很理想。 （ 1） 預充階段 即涓流充電階段 當系統(tǒng)檢測到蓄電池虧電時，首先以小電流充電，主充電流一般采用 率： ?預 （ ） 式中 5C ：蓄電池的電池容量 當電池電壓升至接近額定電壓（一般取 ）時，進入主充電階段。主充時的充電電流一般采用 ： CI ?主 （ ） 式中 5C ：蓄電池的電池容量 當電池電壓升至 均充電壓（一般取 ）時，進行限壓充電，充電過程進入下一階段。當充電電流降低到浮充電流時，電池已基本充滿，其中： ?浮 （ ） （ 4） 浮充階段 低壓小電流充電階段，以補充電池的自然放電浮充時，須將充電電壓穩(wěn)定在蓄電池的額定電壓附近（比主充最高限壓 V要低）。這時應采取限流措施，保持電流不超過某一設定值而使電壓降低，待電流降低，電壓升高后再穩(wěn)壓，這就是恒壓限流的含義[3][10][11]。 智能充電器的基本功能如下： （ 1） 通過對鉛酸蓄電池的電壓，電流進行定時的檢測，輸入到單片機，單片機根據(jù)得到的數(shù)值進行一系列的處理后輸出到八段碼中，用來告訴用戶充電進行到哪個階段。 （ 2） 單片機將檢測到的數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的處理輸出到硬件上，通過 PWM脈沖寬度來 調(diào)整 充電的階段 的電流和電壓 ，以達到更好的充電效果。 針對上述功能，它的硬件結(jié)構框圖如圖 31所示： 充 充 充 充充 充 充 充 充 充充 充 充P W M 充 充充 充 充 充 充 充 充充 充 充A D u C 8 2 4充 充 充 充 充 充充 充 充 充 充 充 圖 31 智能充電器的硬件結(jié)構框圖 其中單片機采用了由 AD公司生產(chǎn)的 ADuc824，它內(nèi)含有兩個獨立的 A/D轉(zhuǎn)換通道和一個 D/A轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)部還有一個溫度傳感器，為設計外圍電路接口提供了方便。 電壓檢測電路和電流檢測電路分別采用將檢測到的電壓和電流通過放大器和光電藕隔離器進行轉(zhuǎn)換使得輸出的電壓和電流能夠滿足單片機的 +5V電壓范圍。 單片機部分 ADuC824 的介紹 單片機選用性價比較高的 AD公司生產(chǎn)的 ADuC824. ADuC824是 AD公司新推出的高性能單片機，它在內(nèi)部集成了高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器，是目前片內(nèi)資源最豐富的單片機之一。 （ 1） ADuC824的性能特點 ADuC824是一個片內(nèi)資源非常豐富的單片機，各種片內(nèi)資源都有其獨自的特點，主要表現(xiàn)如下： ●高分辨率 ∑△ ADCS 有兩個獨立的通道 (24位 +16位分辨率 )； 內(nèi)含可編程增益放大器； 在 20Hz/20mV范圍內(nèi)有 13位有效分辨率； 在 20Hz/ 18位有效分辨率。 ●8051內(nèi)核 可與 8051指令系統(tǒng)兼容 (最高時鐘頻率 )； 具有 32kHz外部晶振和片內(nèi) PLL； 有 3個 16位定時 /計數(shù)器； 內(nèi)含 12個中斷源、 2個優(yōu)先級。 ●內(nèi)含的其它外圍設備有： 片內(nèi)溫度傳感器； 12位電壓輸出 DAC； 雙激勵恒流源； 時間間隔計數(shù)器； 2線 (I2C可兼容 )和 SPI串行 I/O； 看門狗定時監(jiān)視器 (WDT)； 電源供電監(jiān)視器 (PSM)。 圖 32 ADuC824 的內(nèi)部功能結(jié)構 ① 雙通道 ∑△ 型 A/D ADuC824 包括兩個帶有數(shù)字濾波器的 ∑△ ADC 通道 (主通道和輔助通道 )。在緩沖器意味著可處理較高內(nèi)阻的信號源，而且可在輸入通道前加入模擬 RC 濾波器。20mV， 177。 等 幾 種量程的輸入。 的輸入范圍。其名稱以及在 SFR 中的地址和功能如下： ADSTAT(D8H)：狀態(tài)寄存器，包括數(shù)據(jù)準備就緒、校準狀態(tài)和一些出錯信息 ADMODE(D1H)： 模式寄存器，控制主通道和輔助通道的操作模式AD0CON(D2H)：主通道控制寄存器 AD1CON(D3H)：輔助通道控制寄存器 SF(D4H)：數(shù)字濾波器寄存器，通過調(diào)節(jié)濾波器參數(shù)來控制主、輔通道數(shù)據(jù)的更新速率 ICON(D5H)：恒流源控制寄存器，用于控制片內(nèi)恒流源 (片內(nèi)有兩個 200μA恒漢源，可緞帶外接變送器提供激勵電流 ) AD0L/M/H(D9/DA/DBH)： 三字節(jié) ， 用于存放主通道 24 位轉(zhuǎn)換結(jié)果 AD1L/H(DC/DDH)： 兩字節(jié)， 用于存入輔助通道 16 位轉(zhuǎn)換 結(jié)果 OF0L/M/H(E1/E2/E3H)： 三字節(jié) ， 用于存放主通道偏移校準系數(shù) OF1L/H(E4/E5H)：兩字節(jié)， 用于存入輔助通道偏移校準系數(shù) GN0L/M/H(E9/EA/EBH)：三字節(jié)，用于存放主通道增益校準系數(shù) GN1LH(EC/EDH)：兩 字節(jié)，用于存放輔助通道增益校準系數(shù) ② ADuC824 的存儲器結(jié)構 ADuC824 的片內(nèi)存儲器包括 8K 字節(jié)片內(nèi) Flash/EE程序存儲器、 640 字節(jié)片內(nèi) Flash/EE 數(shù)據(jù)存儲器和 256 字節(jié)片內(nèi) RAM。如用戶在 EA 置 0 時上電或復位，則芯片執(zhí)行外部程序空間的指令而不能執(zhí)行內(nèi)部 8KFlash/EE 程序存儲器空間的指令。附加的640 字節(jié) Flash/EE 數(shù)據(jù)存儲器是通過專用寄存器塊 (SFR)中的一組控制寄存器來間接訪問的。另外， ADuC824 還可通過標準的 UART 串行端口下載源代碼。當設備連接正確時 源代碼將自動載入到程 序存儲器，并可通過這種方式進行在線編程。它有一個軌對軌的電壓輸出緩沖，可驅(qū)動 10kΩ/100pF 的負載。 DAC 有一個控制存儲器 DACCON 和兩個數(shù)據(jù)寄存器 DACL/H。 ADuC824使用一個 的外部晶振同時為 AD 和 CPU 提供時鐘信號。 CPU 核心可以用這個頻率工作，也可以以該頻率分頻后的頻率工作，以降低功耗，減少干擾。以上的頻率選擇保證了 AD 調(diào)制器和 CPU 核心的時鐘同步。 c. 時間間隔計數(shù)器 (TIC) 時間間隔計數(shù)器可用于計量較長的時間間隔，而標準 8051 的定時 /計數(shù)器卻不能。 HOUR、MIN、 SEC、 HTHSEC 分別是時、分、秒、 1/128 秒的寄存器。 單片機電路 部分 本次設計采用 ADuC824，其連接 電 路圖如圖 34。為了與平時學的 80C51 的 12MHz 的晶振頻率一致 ,且易編程， 我們可以對片內(nèi) PLL 的控制寄存器 PLLCON 進行軟件設計來實現(xiàn) 12MHz 的晶振頻率 。 充電 電路設計部分 充電電路電源部分 該電路屬于降壓扼流圈電路，輸出電壓比輸入電壓低時使用，如圖 35 所示的 電路中， 220 伏市電經(jīng)變壓器降壓后，由整流器整流和大電容 C1 平滑濾波，作為直流充電電源。經(jīng)過 PWM 高電平脈沖持續(xù)時間后， PWM 信號變低， MOSFET 截止 ，電感 L1 中的電流減小， L1 兩端的感應電動勢使續(xù)流二極管導通， L1中的存儲電流和電 容 C2存儲電荷向電池充電。電感 L2的作用是平滑充電電流 [1][7]。 TL494 是美國德州儀器公司生產(chǎn)的一種電壓驅(qū)動型脈寬調(diào)制控制集成電路，主要應用在各種開關電源中， TL494 價格低廉，易購得，和分立單元系統(tǒng)相比，在一個芯片內(nèi)，同時解決了電流和電壓調(diào)節(jié)器，脈寬調(diào)制，最大電路限制。由 TL49單片機組成的充電控制回路，構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖 36 是它的管腳圖和內(nèi)部結(jié)構原理 圖，其中 1， 2 腳是誤差放大器 I 的同相和反相輸入端 ； 3 腳是相位校正和增益控制； 4 腳為間歇期 調(diào)整，其上加 電壓時可使截止時間從 2%線性變化到100%； 5， 6 腳分別用于外接振蕩電阻和振蕩電容； 7 腳為接地端； 8， 9 腳和 11， 10 腳分別為 TL494 內(nèi)部兩個末級輸出三極管集電極和發(fā)射極； 12 腳為電源供電端； 13腳為輸出控制端，該腳接地時為并聯(lián)單端輸出方式，接 14 腳時為推挽輸出方式；14 腳 為 5V 基準電壓輸出端，最大輸出電流 10mA； 15， 16 腳是誤差放大器 II的反相和同相輸入端。當調(diào)寬電壓變化時，TL494 輸出的脈沖寬度也隨之改變，從而改變 MOSFET 的導通時間，達到調(diào)節(jié)、穩(wěn)定輸出電壓的目的，使電池電壓與設定值保持一致，形成閉環(huán)回路控制。 單端輸出時TL494 的 Q1和 Q2并在一起輸出 PWM 波 ， 如圖 37 所示。設定輸入信號是由 TL494 的 +5V 基準電壓源經(jīng)一精密多圈電位器分壓，由電位器滑動端通過濾波電路接入 TL494 的誤差放大器 Ⅰ 的 V1一反相輸入端。 在這次的設計中只用到了 TL494 的誤差放大器 Ⅰ ，故將誤差放大器 Ⅱ 的 V2+（ 16 腳）接地、 V2（ 15 腳）接高電平 [8][9]。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eA4D a t e : 5 J u n 20 09 S he e t o f F i l e : J : \ 圖 \ P R E V I O ~ 1 3. D D B D r a w n B y :R W 43 3KR 155KC90 .1 uC 100 .1 u+ V 11 V 12+ V 216 V 215C O M P3D T C4CT5RT6C18C211OC13V R E F14E19E210U2T L 4 94C 111u+5G N DG N DG N DG N DG N DDAC U R R E N T / A I N 1G N DP W M 圖 38 TL494 控制回路電路 檢測電路 檢測電路包括電壓檢測電路、電流檢測電路、溫度檢測電路，由于 ADuc824自帶內(nèi)部溫度 傳感器 ，本節(jié)著重介紹電壓和電流檢測電路。 本設計采用精密電阻進行比例衰減，把輸入電壓量程范圍轉(zhuǎn)化為 AD 轉(zhuǎn)換器的量程范圍，然后經(jīng) RC 濾波，再送給 AD 轉(zhuǎn)換器測量。電壓采樣電路的工作原理如圖 49 所示： 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i onS i z eA4D a t e : 2 J un 20 0 9 S he e t o f F i l e : H : \ 圖 \ B A C K U P ~ 21 .D D B D r a w n B y :R910 0 KR 1010KU 4 BO P T O I S O 1U 4 AO P T O I S O 1R W 210KR 125. 1 KR 115. 1 KR 14270R 133KC60. 1 uC80. 0 22 uC70. 1 uD340 0 7++ 12+5+ 12+ 12U 2 AL M 32 4V o +V o V i n 1Vi V3V4I4 I5I6V6V O L T A G E / A I N 3 圖 39 電壓檢測電路 輸入電壓： 1 0 0in batV V V U??? ? ? （ ） 經(jīng)分壓衰減變成 109 10i batRVURR? ? （ ） 忽略運放的電流，根據(jù)虛地原理，有 34iV V V?? 所以第一路光藕的輸出 345 12 12VVI RR?? （ ） 由于光藕 4AU 和 4BU 的原邊電流相同，且 2 個光藕制造工藝相同，所以可近似地認為它們的電流放大倍數(shù)是相同的。 （ 2） 電流檢測 在檢測電流時，電流的取樣通過電阻法取 樣，取樣電流由一個 100? /2W 的金屬膜電阻完成。這類電阻器一般采用真空蒸發(fā)工藝制得，即在真空中加熱合金，合金蒸發(fā)，使瓷棒表面形成一層導電金屬膜。它的耐熱性、噪聲電勢、溫度系數(shù)、電壓系數(shù)等電性能比碳膜電阻器優(yōu)良。這種電阻和碳膜電阻相比，體積小、噪聲低、穩(wěn)定性好，但成本較高，常常作為精密和高穩(wěn)定性的電阻器而廣泛應用，同時也通用于各種無線電電子設備中。 電路實現(xiàn)簡單，缺點是檢流電阻會分壓而影響被檢測原電路，但本充電電路的被檢測電流是直流電流，數(shù)值大到數(shù)個安培。所以， sV = 2inV 。即兩路光藕的輸入輸出電流之比為 3211IIII? （ ） 因為 A/D 的輸入阻抗很高，所以 215 3 1 2 1 1 266 i