一種P89LPC93X單片機(jī)控制的大功率鉛酸電池充電器設(shè)計
隨著全球環(huán)保意識的增強(qiáng),使用鉛酸電池的各種車輛不斷進(jìn)入人們的視野,然而目前世界上用于鉛酸電池的充電器卻是五花八門。這些充電器造成鉛酸電池過充或充電不足的現(xiàn)象時有發(fā)生,后果是鉛酸電池的使用壽命降低。在大功率鉛酸電池充電器的設(shè)計中,減小功率損失,按照經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)化曲線實(shí)現(xiàn)充電,是保障鉛酸電池使用壽命的理想方法。為此,筆者設(shè)計一種單片機(jī)控制的實(shí)用大功率鉛酸電池充電器。
1 充電器的硬件結(jié)構(gòu)
在充電器初級回路的主電源設(shè)計中,采用了PFC+移相全橋的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在充電器次級回路設(shè)計中,為了實(shí)現(xiàn)對電池狀態(tài)的監(jiān)控,并能按照經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)化曲線對電池進(jìn)行充電,加入了單片機(jī)控制。這種充電器的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
在充電器的輸入回路中,加入了功率因數(shù)校正(PFC)電路,控制芯片IC選用ST公司的L4981,該IC芯片采用連續(xù)功率因數(shù)修正(CCM)的控制方式,即平均電流控制模式。在實(shí)際應(yīng)用中,這種控制方式在輸出大于250W的升壓電路中有明顯的優(yōu)勢,因此在設(shè)計大功率鉛酸電池充電器的輸入電路中常采用這種控制模式。其控制模式電路示意圖如圖2所示。圖中,Vin為市電經(jīng)整流后的直流電壓,Vs為控制芯片IC內(nèi)部振蕩器輸出信號,Ip是控制芯片IC內(nèi)部的精密電流源提供的功率限制電流,電流放大器的輸出Vc取決于取樣電阻Rp的大小即Vp的大小,所以PFC的功率輸出也就取決于Rp的大小。電路中電流放大器輸出信號Vc、振蕩器鋸齒波信號Vs和流過升壓電感的電流信號IL的關(guān)系如圖3所示。
從圖中可以看出:在時間區(qū)間ab段或cd段等奇數(shù)時間段,Vc的電壓波形在和Vs交錯前必須是負(fù)的斜率,而Vs必須是正斜率,并且必須交錯,否則PFC輸出信號無法得到控制。而在bc段或da段等偶數(shù)時間段,電壓Vc和Vs都是正斜率,但是Vc的斜率必須比Vs要小,這樣二者才能交錯,否則PFC輸出信號也無法得到控制。因此在設(shè)計控制電路時,必須按照這些要求來選擇外圍電路,否則電路將不動作或失去控制。這種控制方式的實(shí)際應(yīng)用電路圖如圖4所示。
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