度 较 慢
当 负 载 出 现 突 变 时 无 法 及 时 做 出 调 节
而 本 例 的 负
载 是 电 池
给 电 池 进 行 充 电 的 过 程 恰 好 不 会 出 现 负 载 突 变 这
个 问 题
这 使 得 采 用 单 片 机 作 为 电 源 管 理
!"
成 为 可 能
由 于 本 电 路 的 输 出 功 率 小 于
#$$ %
所 以 采 用 反 激 式 拓
扑 形 式
反 激 式 拓 扑 最 大 的 优 点 是 不 需 要 输 出 滤 波 电 感
这
使 得 反 激 式 拓 扑 的 成 本 较 低
体 积 较 小
电 源 管 理
!"
设 计 在
电 路 副 边
由
&'()
品 牌 的
&*+,-./,)
单 片 机 模 拟
单 片 机
的 运 算 频 率 设 定 为
, *01
&*+,-./,)
是 一 款 具 有 很 高 性 价
比 的 单 片 机
其 工 作 频 率 最 高 可 达
.$ *01
外 接 振 荡 器 模
式
内 部 设 置 了
2
个
#.
位 精 度 的
(3
转 换 器
. 4#5
位 片
内 寄 存 器
5
个 八 位
一 个 十 六 位 计 时 器 和 一 个
-%*
波 形 发
生 器
具 有 看 门 狗 功 能
6/789
电 路 的 初 级 和 次 级 由 变 压 器 进 行
隔 离
变 压 器 不 仅 结 构 简 单
而 且 很 容 易 实 现 初 次 级
5 $$$
:("
的 抗 电 强 度
该 充 电 器 最 高 输 出 约 可 为
2/ :;. (
并 可
根 据 实 际 需 要 进 行 调 节
本 充 电 器 的 开 关 频 率 设 为
2$ 401
每 个 周 期 被 等 分 为
.$$
个 部 分
-%*
每 次 可 以 调 节
#;.$$
个
周 期
即
#./ <=
本 充 电 器 的 电 路 如 图
.
所 示
6+9
市 电 输 入 经 桥 式 整 流 后
形 成 约
5$$ :
直 流 电 压
本 电 路 的 整 流 滤 波 电 路 与 通 常 有 所
不 同
对 蓄 电 池 充 电 器 来 说
整 流 后 的
#$$ 01
脉 动 电 流 没 必
要 滤 除 干 净
#$$ 01
的 脉 动 电 流 对 蓄 电 池 充 电 不 仅 无 害
反
而 有 利
在 一 定 程 度 上 可 起 到 脉 冲 充 电 的 效 果
使 充 电 过 程
中 蓄 电 池 的 化 学 反 应 有 缓 冲 的 机 会
防 止 连 续 大 电 流 充 电 形
成 的 极 板 硫 化 现 象
单 片 机 初 始 工 作 电 压
是 由 负 载 电 池 提 供 的
当 没 有 接
上 负 载 电 池 时
本 充 电 器 不 会 工 作
由 于 单 片 机
&*+,-./,)
芯 片 的 采 样 精 度 与 它 的 供 电 的 电 源 纹 波 有 关
这 里 采 用
+,$/
芯 片 给 它 供 电
&*+,-./,)
芯 片 输 出 的
-%*
脉 冲 的 高 电 平
为
/ :
而
!>?,2$
的 开 通 电 压 为
2 :
但 由 于
&*+,-./,)
芯
片 的 输 出 信 号 要 先 经 过 放 大 电 路
再 经 过 信 号 变 压 器 的 耦
合
才 去 驱 动 开 关 管
!>?,2$
-%*
波 形 难 免 会 出 现 畸 变
为
了 降 低 损 耗
这 里 将 信 号 放 大 电 路 的 电 压 设 置 为
.$ :
经 测
试
此 举 会 大 大 提 高 电 路 的 效 率
此
.$ :
电 压 由
+,.$
芯 片
提 供
+,$/
芯 片 和
+,.$
芯 片 的 输 入 均 接 到 本 充 电 器 的 输 出
端
图
.
中 未 绘 出
&*+,-./,)
芯 片 的
8
脚 和
+
脚 用 来 控 制
信 号 灯
通 过 观 察 两 个 信 号 灯 的 开 灭 状 态 就 可 以 知 道 本 电 路
工 作 在 哪 个 阶 段 下
##
脚 被 设 定 为 警 报 控 制 信 号 端
当 电 池
充 电 过 程 完 成
或 者 充 电 器 出 现 故 障 时
此 脚 控 制 警 报 器 发
出 不 同 的 报 警 声
2
个
(3
转 换 器 中
#5
脚 用 来 采 集 电 压 信
号
#2
脚 用 来 采 集 电 流 信 号
#
脚 用 来 采 集 温 度 信 号
.
脚 闲
置
可 用 于 以 后 的 功 能 升 级
5
脚 用 来 监 控
..$:("
市 电
当
充 电 器 断 电 后
单 片 机 进 入 休 眠 状 态
电 流 采 样 电 阻 还 可 以
完 成 假 负 载 的 功 能
本 电 路 在 市 电 和 蓄 电 池 均 联 接 上 后
才 开 始 工 作
蓄 电
池 和 市 电 任 一 个 断 开
电 路 即 停 止 工 作
可 靠 性 较 好
单 片 机 软 件 的 设 计
由 于
&*+,-./,)
芯 片 并 不 是 专 用 的 电 源 管 理
!"
所 以
在 程 序 设 计 时
一 定 要 尽 可 能 将 所 有 可 能 出 现 的 工 作 状 态 全
部 考 虑 到
由 于 单 片 机 的 运 算 速 度 的 限 制
在 本 例 中
一 个 指
令 周 期 为
#./ <=
不 可 能 实 现 特 别 准 确 的 电 压 或 电 流 输 出
但 对 于 铅 酸 电 池 来 说
适 当 的 电 压 或 电 流 纹 波 反 而 有 利 于 消
除 极 板 硫 化 现 象
软 件 控 制 流 程 如 图
5
所 示
当 蓄 电 池 接 上 后
单 片 机 开
始 工 作
初 始 化 后
-%*
缓 慢 打 开
然 后 检 测 电 流 采 样 电 阻
上 的 电 压
将 电 路 的 输 出 电 流 控 制 到
#@,. (
之 间
同 时 检 测
输 出 电 压 并 计 时
如 果 电 路 输 出 电 压 到 达
2. :
的 时 间 小 于
#$ =
就 认 为 这 个 电 池 本 身 就 满 的
程 序 直 接 转 到 涓 流 状 态
当 电 路 的 输 出 电 压 达 到
25 :
后
程 序 转 到 恒 压 充 电 阶 段
此
阶 段 将 电 路 的 输 出 电 压 控 制 到
252/ :
之 间
同 时 检 测 输 出
电 流 并 计 时
当 输 出 电 流 小 于
.$$ A(
时
程 序 转 到 恒 压 转 涓
流 阶 段
由 于 在 恒 压 阶 段
电 池 已 经 被 浮 充 到 了
22B8 :
左 右
而 涓 流 阶 段 的 电 压 要 求 为
2#B2 :
左 右
如 果 恒 压 阶 段 结 束 后
直 接 转 到 涓 流 阶 段
就 会 出 现 电 池 的 电 压 高 于 充 电 器 输 出 电
压 的 情 况
充 电 电 流 为 零
强 迫 程 序 结 束
所 以 在 恒 压 阶 段 结
束 后
程 序 先 进 入 一 个 恒 压 转 涓 流 阶 段
在 此 阶 段
将 充 电 电
流 控 制 到
,$#$$ A(
之 间
随 着 充 电 电 流 的 下 降
电 池 两 端
的 电 压 也 会 下 降
当 电 池 两 端 的 电 压 降 至
2$ :
以 下 时
程 序
转 到 涓 流 阶 段 继 续 对 电 池 进 行 充 电
从 而 真 正 实 现 了 三 段 式
的 充 电 模 式
涓 流 阶 段 持 续 半 小 时 或 者 充 电 电 流 小 于
/$ A(
后
单 片 机 在 蜂 鸣 提 示 后
进 行 到 睡 眠 状 态
充 电 过 程 结 束
在 单 片 机 的 整 个 工 作 过 程
充 电 器 的 输 出 电 压 和 输 出 电
流 一 直 被 监 控
如 果 单 片 机 的 程 序 末 完 成
蓄 电 池 即 被 取 下
这 时 开 关 管 开 通 时 储 存 在 变 压 器 里 的 能 量 无 法 被 充 分 释 放
长 时 间 后 会 导 致 变 压 器 的 磁 饱 和
继 而 烧 毁 充 电 器
所 以 在
程 序 中
设 定 当 充 电 电 流 为 零
充 电 过 程 即 强 制 结 束
如 果 检
测 到 充 电 器 的 输 出 电 压 过 高 或 输 出 电 流 过 大
充 电 程 序 也 会
强 制 结 束
保 护 蓄 电 池 不 会 损 坏
图
.
充 电 器 电 路 图
?CDB .
EFG HCIHJCK LCMDIMA NO KFG HFMIDGI
一 种 单 片 机 控 制 的 铅 酸 蓄 电 池 充 电 电 源
2P
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