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電動(dòng)自行車通用智能充電器的設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2010-03-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
0 引言

隨著油價(jià)的不斷上漲和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),以其價(jià)格低、綠色環(huán)保,使用安全方便等優(yōu)點(diǎn)越來越受到消費(fèi)者的喜愛。評(píng)價(jià)質(zhì)量好壞的重要參數(shù)之一是其蓄電池的使用壽命。而蓄電池的充電過程對(duì)其壽命影響最大。研究表明:過充電,可使蓄電池發(fā)熱,電解液失水;而充電不足,則可使蓄電池內(nèi)化學(xué)反應(yīng)不充分,長期充電不足會(huì)導(dǎo)致蓄電池容量下降。由此可見,性能的好壞直接影響著蓄電池的使用效果和使用壽命。目前市場上的存在的主要不足,第一不是從副邊繞組直接獲得取樣信號(hào),因而穩(wěn)壓效果不理想;第二是輸出電流和電壓調(diào)節(jié)范圍窄,因而只適用于固定負(fù)載。為此,本文介紹了一種以單片機(jī)為控制器的方案。該裝置能根據(jù)蓄電池的充電特性或?qū)崟r(shí)監(jiān)測到的充電狀態(tài),來化地調(diào)節(jié)充電電壓和充電電流,而且調(diào)節(jié)范圍寬,并具有過流、過壓、過溫等保護(hù)功能。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

充電器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)主要由電源變換電路、采樣電路、微處理器,脈寬調(diào)制器、鍵盤、顯示器和溫度傳感器等部分組成,是一個(gè)閉環(huán)的智能充電系統(tǒng)。



2硬件電路

本智能充電器的硬件電路如圖2所示,整個(gè)電路分為開關(guān)電源部分、以單片機(jī)為主的控制電路和以UC3842為核心的脈寬調(diào)制電路三部分。



2.1開關(guān)電源

采用電流控制型脈寬調(diào)制方式。其整個(gè)工作過程是將交流輸入經(jīng)濾波、整流后變?yōu)橹绷鞲邏?,再由開關(guān)管斬波、高頻變壓器降壓后得到高頻矩形電壓,最后經(jīng)過輸出整流濾波獲得所需要的直流輸出電壓。系統(tǒng)對(duì)開關(guān)電源的要求是其交流輸入電壓范圍為90~270 V,能同時(shí)輸出+5V(作為控制部分電源)及12~60 V(主回路)的電壓。輸出電流為1~3 A。

2.2單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)

單片機(jī)控制電路主要由單片機(jī)AT89S52、ADC(TLC0832)、多路選擇開關(guān)(CD4051)、數(shù)字電位器(X9C102)、數(shù)字溫度傳感器DSl8820、取樣電阻Rs和Rw、2×4鍵盤、液晶顯示(CONl6)等組成。

本部分設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先根據(jù)蓄電池的型號(hào)參數(shù),來通過鍵盤設(shè)計(jì)與之對(duì)應(yīng)的充電電流、充電電壓以及充電時(shí)間,當(dāng)電路接上蓄電池后,充電過程開始,此后由單片機(jī)通過取樣電阻RM檢測電池電壓,若檢測到蓄電池因過渡放電而使電壓低于正常范圍。那么,為了避免充電電流過大而造成蓄電池?fù)p壞,應(yīng)先對(duì)蓄電池實(shí)行穩(wěn)定的小電流充電(本設(shè)計(jì)程序中設(shè)為l/5的設(shè)定充電電流),同時(shí),單片機(jī)開始計(jì)時(shí),之后單片機(jī)將不斷檢測電池電壓和充電電流并顯示在液晶屏上,隨著充電的進(jìn)行,電池電壓不斷上升,當(dāng)上升到正常范圍時(shí),單片機(jī)可通過控制數(shù)字電位器來調(diào)節(jié)輸出電壓,從而轉(zhuǎn)入大電流恒流充電(即設(shè)定電流)方式,此后,單片機(jī)一直保持不停地檢測電池電壓,當(dāng)電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí),單片機(jī)發(fā)出指令,以增大數(shù)字電位器的阻值,并通過脈寬調(diào)制減小輸出電壓。從而使充電電流減小,當(dāng)充電電流減小到1/5的設(shè)定電流時(shí),再轉(zhuǎn)為涓流充電,最后在充電時(shí)間到時(shí)關(guān)閉電源,這樣就避免了因電池溫升過快或嚴(yán)重極化而影響充電質(zhì)量,提高蓄電池的使用壽命。當(dāng)檢測到電池電壓、充電電流和溫度超過設(shè)定值的1/10倍時(shí)(由程序設(shè)定),單片機(jī)立即輸出報(bào)警信號(hào)報(bào)警。同時(shí)使繼電器動(dòng)作并切斷總電源,以提高充電的安全性和可靠性。

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