基于EasyARM1138的電能收集充電器設(shè)計(jì)
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1 電能收集充電器硬件設(shè)計(jì)
電能收集充電器的硬件設(shè)計(jì)，主要包括直流電源、電源變換器、EasyARM1138、PWM發(fā)生器、采樣電路、可充電池等部分的設(shè)計(jì)與整合，形成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。其電路模塊如圖1所示。
1.1 EasyARM1138嵌入式微處理器
EasyARM1138嵌入式微處理器采用了Luminary Micro公司Stellaris系列基于Cortex-M3內(nèi)核的LM3S1138芯片，該芯片包含一個(gè)低壓降的穩(wěn)壓器，集成的掉電復(fù)位和上電復(fù)位功能，仿真比較器，10 bit的ADC，SSI，GPIO，看門狗和通用定時(shí)器，UART，I2C及運(yùn)動控制的PWM等各種豐富的外設(shè)功能，可直接通向GPIO管腳，不需要特性的復(fù)用[1]。非常適合用作智能型充電器的控制單元。
EasyARM1138的任務(wù)是從采樣電路處實(shí)時(shí)采集電池的充電狀態(tài)，通過計(jì)算決定下一階段的充電電流，并產(chǎn)生合適的PWM信號來控制充電電流；通過UART、LCD來實(shí)時(shí)地傳輸和顯示采樣數(shù)據(jù)，采集的電池參數(shù)不正常時(shí)，可以產(chǎn)生報(bào)警信號。
1.2 電源變換和控制電路
1.2.1 BUCK電源變換電路
在電能收集過程中，充電器通過控制電壓或者電流來實(shí)現(xiàn)不同的充電策略。設(shè)計(jì)采用容易控制的、效率高的BUCK變換器。BUCK變換器是用EasyARM1138產(chǎn)生的PWM信號控制的，通過控制PWM的占空比，來控制開關(guān)管Q2輸出電壓或者電流。BUCK變換電路如圖2所示。
Vi、Vo分別為輸入輸出電壓，D1是續(xù)流二極管。BUCK變換器的工作原理：當(dāng)PWM輸出高電平時(shí)，開關(guān)管導(dǎo)通，電流通過晶體管和電感到電池。在這一階段，電感吸收能量，電容被充電。當(dāng)PWM輸出低電平時(shí)，開關(guān)管關(guān)斷，電流經(jīng)二極管D1續(xù)流，電感兩端的電壓反向，電流由二極管提供。電感和電容作為濾波器輸出電壓和電流。
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