間歇式脈沖三段式充電器的設(shè)計(jì)

1、間歇式脈沖三段式充電器的設(shè)計(jì)來(lái)源：電子元器件應(yīng)用 作者：王維斌 株洲職業(yè)技術(shù)學(xué)院該文來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有。摘要：介紹了一種用于電動(dòng)車高性能鉛酸蓄電池的間歇式脈沖三段式充電器的設(shè)計(jì)方法，該充電器不僅對(duì)鉛酸蓄電池有良好的充電效果，而且還對(duì)電池的充電損耗有修復(fù)功能，故可大大提高鉛酸蓄電池的使用壽命。關(guān)鍵詞：充電器；蓄電池；開(kāi)關(guān)電源；三段式充電0 引言 近幾年，電動(dòng)自行車由于具有不用汽油，無(wú)廢氣，低噪音，低耗電，使用方便等特點(diǎn)，已經(jīng)成為一種非常受歡迎的交通工具。電動(dòng)自行車中最重要的部分是蓄電池，它直接決定著電動(dòng)自行車的性能和使用受命，而蓄電池的性能和壽命又受充電器的影響，所以，設(shè)計(jì)合理的蓄電池充

2、電器對(duì)于電動(dòng)自行車非常重要。目前，電動(dòng)車普遍使用三段式充電器，第一階段為恒流階段，第二階段為恒壓階段，第三階段為涓流階段。由于間歇式脈沖充電方法能有效的修復(fù)蓄電池，因此，將三段式充電和間歇式脈沖充電方式進(jìn)行有效的結(jié)合，可形成一種新的充電方法，即歇式脈沖三階段充電器。采用此充電方法，既可保持三階段充電器的優(yōu)點(diǎn)，也有間歇式脈沖充電修復(fù)式充電器的特點(diǎn)，故可大大提高蓄電池的使用壽命。1 充電器的電路組成 本充電器電路主要由開(kāi)關(guān)電源、充電電路和變壓器三部分組成。開(kāi)關(guān)電源部分包括輸入防雷抗擾整流濾波電路、開(kāi)關(guān)電路、開(kāi)關(guān)變壓器、振蕩電路、反饋電路、取樣電路、過(guò)流短路保護(hù)、過(guò)壓欠壓保護(hù)等；充電電路部分包括第一

3、階段脈沖恒流源、第二階段恒壓源、第三階段恒流源、間歇脈沖電路、散熱電路等；變壓器部分包括線圈(初級(jí)繞組、次級(jí)繞組、反饋電源繞組)和鐵芯。2 開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì) 在開(kāi)關(guān)電源電路中，本設(shè)計(jì)選用一塊核心電源芯片UC3842。這是一種高性能，固定頻率的電流型控制器，可直接驅(qū)動(dòng)晶體管和MOSFET，并具有管腳數(shù)量少、外圍電路簡(jiǎn)單、安裝與調(diào)試簡(jiǎn)便、性能優(yōu)良、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)充分使用UC3842的控制功能來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的負(fù)反饋調(diào)節(jié)以及各種保護(hù)。這種開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定。對(duì)提高充電器的整體性能大有益處。 圖1所示是本設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源部分電路，該電路主要由輸入防雷抗擾電路、整流濾波電路、UC384

4、2芯片電路、振蕩電路、反饋電路、過(guò)流、短路保護(hù)電路以及開(kāi)關(guān)管和開(kāi)關(guān)變壓器等部分組成。 圖1中T1、C1、C2、C3電路可組成EMI濾波器，以濾除外界電網(wǎng)的高頻脈沖對(duì)電源的干擾，同時(shí)也可減少開(kāi)關(guān)電源本身對(duì)外界的電磁干擾。D1D4組成二極管橋式整流電路，C5為濾波電容，R3、C9為UC342的振蕩元件，T為開(kāi)關(guān)變壓器，Q1為開(kāi)關(guān)管。當(dāng)充電器接上電源，電路得電后，電源經(jīng)D1D4和C5整流濾波，即可輸出310V直流電壓，該310V電壓經(jīng)啟動(dòng)電阻R2給UC3842的7腳供電，當(dāng)啟動(dòng)電阻R2給C12充電時(shí)，電容兩端電壓上升，當(dāng)上升到大于16V時(shí)，UC3842開(kāi)啟并輸出脈沖，以推動(dòng)Q1場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)入開(kāi)關(guān)狀態(tài)，

5、變壓器輸出電壓，同時(shí)反饋繞組經(jīng)D7、C12整流濾波后輸出13V15V的電壓給UC3842的7腳供電，使UC3842進(jìn)入正常工作，以驅(qū)動(dòng)Q1正常工作。Q1進(jìn)入正常工作時(shí)，變壓器輸出繞組同時(shí)輸出電壓。電阻R0為取樣電阻，當(dāng)負(fù)載電流超過(guò)額定值時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)電流增加，R0上的電壓反饋至CSEN(UC3842的第3腳)，并通過(guò)內(nèi)部電流檢測(cè)比較器輸出復(fù)位信號(hào)，最后導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管關(guān)閉。而且只有在下一個(gè)基準(zhǔn)脈沖到來(lái)時(shí)，才可能重新開(kāi)啟開(kāi)關(guān)管，當(dāng)出現(xiàn)輸出短路時(shí)，輸出電壓下降，同時(shí)為UC3842供電的反饋繞組也會(huì)出現(xiàn)輸出電壓下降。當(dāng)輸入電壓低于10 V時(shí)，UC3842停止工作，停止觸發(fā)脈沖輸出，以使場(chǎng)效應(yīng)管截止。當(dāng)短路現(xiàn)象

6、消失后，電源重新啟動(dòng)并自動(dòng)恢復(fù)正常工作。光電耦合器4N35、電阻R4、R9、R10組成反饋網(wǎng)絡(luò)，它可使各路反饋信號(hào)經(jīng)這些元件反饋到UC3842的第2腳來(lái)控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間。從而達(dá)到穩(wěn)壓穩(wěn)流的目的。3 三段式充電電路設(shè)計(jì)31 第一階段恒流源的設(shè)計(jì) 該電路采用高精度運(yùn)算放大器LM393為核心器件，其電路如圖2所示。當(dāng)該電路通電工作時(shí)，變壓器次級(jí)整流輸出一個(gè)電壓加到電池正負(fù)級(jí)以對(duì)電池充電，電流流過(guò)電阻R34(電阻阻值為005)時(shí)，電阻兩端的電壓為Ui=IoR，則Uil的電壓隨電壓比較放大器放大，當(dāng)放大到能夠開(kāi)啟三極管Q2時(shí)， (三極管Q2工作在臨界導(dǎo)通狀態(tài))，三極管Q2將工作在放大狀態(tài)，從而拉低其

7、CE兩極的電壓，從而使光電耦合器耦合加強(qiáng)，并使UC3842的2腳電壓上升，同時(shí)使調(diào)寬脈沖導(dǎo)通寬度變窄，從而使場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)間變短，以穩(wěn)定充電電流。充電電流的大小可由RP2決定。 32 第二階段恒壓源的設(shè)計(jì) 該電路采用TL431精密可調(diào)基準(zhǔn)電源。TL431的穩(wěn)壓值從2536V連續(xù)可調(diào)，其電路如圖3所示。當(dāng)電路通電工作，圖3中的變壓器次級(jí)將整流輸出一個(gè)電壓加到電池正級(jí)以對(duì)電池充電。該電流流過(guò)電阻R11給4N35供電，再經(jīng)TL431到地。TL431兩端的電壓由RP1決定，調(diào)節(jié)RP1可改變TL431兩端的電壓，從而改變4N35內(nèi)發(fā)光二極管兩端的電壓，從而控制發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度，進(jìn)而控制反饋大小。通過(guò)

8、控制4N35的第四腳輸出到UC3842的第2腳的輸出電壓大小，再由RP1進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可得到所要輸出的電壓。33 第三階段涓流充電電路的設(shè)計(jì) 涓流充電用主要來(lái)彌補(bǔ)電池在充滿電后由于自放電而造成的容量損失。一般采用脈沖充電來(lái)實(shí)現(xiàn)，其電路主要由LM393與TL431組成，具體如圖4所示，當(dāng)電路通電工作時(shí)，變壓器次級(jí)整流輸出一個(gè)電壓加到電池正負(fù)級(jí)對(duì)電池充電，電流流過(guò)電阻R34(電阻阻值為005)，則U5+的電壓與U5-的電壓將與電阻兩端電壓相比較，當(dāng)電壓U5+=IoRU5-時(shí)，電路輸出高電平，綠燈熄、紅燈亮，代表正在充電；當(dāng)電流下降到U5+U5-時(shí)，LM393的U5B關(guān)閉輸出低電平，三極管Q2工作在放

9、大狀態(tài)，從而拉低CE兩極電壓，從而使光電耦合器耦合加強(qiáng)，可使UC3842的2腳電壓上升，進(jìn)而使調(diào)寬脈沖導(dǎo)通寬度變窄，并使場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)間變短，從而穩(wěn)定充電電流。充電電流大小可由RP2決定。 34 間歇脈沖電路的設(shè)計(jì) 間歇式脈沖電路如圖5所示。當(dāng)電路通電工作后，變壓器次級(jí)將整流輸出一個(gè)電壓加到電池正負(fù)級(jí)以對(duì)電池充電，當(dāng)電流流過(guò)電阻R34(電阻阻值為005)，當(dāng)電阻兩端電壓為V5(U5B v5=IoR34)且當(dāng)U5B(5腳)電壓高于6腳電壓時(shí)，7腳輸出高電平，間歇電路開(kāi)啟，此時(shí)U6 555定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，3腳輸出高電平，5秒鐘后計(jì)時(shí)結(jié)束，3腳輸出低電平。3腳電平通過(guò)D15鉗位，并通過(guò)限流電阻R46

10、拉低TL431的1腳電位，以使輸出降底20。同時(shí)開(kāi)啟U7，U7亦為555定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間為1秒，U7的3腳輸出高電平，控制其同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，Q3導(dǎo)通放電。當(dāng)計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)，U7的3腳輸出低電平，Q3截止放電，依次循環(huán)。當(dāng)充電電流Io下降到一定程度時(shí)，即IoR3U5B的6腳電壓時(shí)，間歇電路停止工作。截止間歇脈沖電流的大小由R44和R45決定。35 散熱電路的設(shè)計(jì) 散熱電路由7812、風(fēng)扇電機(jī)、集成運(yùn)放LM393等器件組成，其電路如圖6所示，當(dāng)?shù)谌A段工作時(shí)，散熱電路停止工作，涓充充電電流設(shè)計(jì)為500mA，當(dāng)充電電流下降到500ms時(shí)，將開(kāi)啟涓流充電電路，即U5B的5腳電壓低于6腳電壓時(shí)，7腳輸出高電平

11、，U5A的1腳輸出低電平。嵌位二極管D11鉗位TL431的1腳電壓，使輸出下降到413V并進(jìn)行涓流充電，LED綠燈亮，散熱電路停止工作，即風(fēng)扇電路停止工作。4 結(jié)束語(yǔ) 本充電器由間歇式充電、脈沖充電、三階段充電等三種充電方法的優(yōu)點(diǎn)合成設(shè)計(jì)。三段充電可自動(dòng)完成切換，并具有充電快，充電滿，充電對(duì)電池?fù)p耗小，充電時(shí)可對(duì)電池進(jìn)行修復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，間歇式脈沖三階段充電器排除了其它充電器的大電流充電使蓄電池硫化問(wèn)題以及大電流對(duì)蓄電池充電的發(fā)熱問(wèn)題，同時(shí)還可解決電池充不足，電池過(guò)充等問(wèn)題?？傊g歇式脈沖三階段充電器是充電器的又一大創(chuàng)新和改革。名句賞析！不限主題不限抒情四季山水天氣人物人生生活節(jié)日動(dòng)物植物食

12、物山有木兮木有枝，心悅君兮君不知。_佚名越人歌人生若只如初見(jiàn)，何事秋風(fēng)悲畫(huà)扇。_納蘭性德木蘭詞擬古決絕詞柬友十年生死兩茫茫，不思量，自難忘。_蘇軾江城子乙卯正月二十日夜記夢(mèng)只愿君心似我心，定不負(fù)相思意。_李之儀卜算子我住長(zhǎng)江頭玲瓏骰子安紅豆，入骨相思知不知。_溫庭筠南歌子詞二首 / 新添聲楊柳枝詞曾經(jīng)滄海難為水，除卻巫山不是云。_元稹離思五首其四愿得一心人，白頭不相離。_卓文君白頭吟去年今日此門中，人面桃花相映紅。_崔護(hù)題都城南莊平生不會(huì)相思，才會(huì)相思，便害相思。_徐再思折桂令春情入我相思門，知我相思苦。_李白三五七言 / 秋風(fēng)詞山無(wú)陵，江水為竭。冬雷震震，夏雨雪。天地合，乃敢與君絕。_佚名上

13、邪人生自是有情癡，此恨不關(guān)風(fēng)與月。_歐陽(yáng)修玉樓春尊前擬把歸期說(shuō)一往情深深幾許？深山夕照深秋雨。_納蘭性德蝶戀花出塞兩情若是久長(zhǎng)時(shí)，又豈在朝朝暮暮。_秦觀鵲橋仙纖云弄巧執(zhí)子之手，與子偕老。_佚名擊鼓花自飄零水自流。一種相思，兩處閑愁。_李清照一剪梅紅藕香殘玉簟秋問(wèn)世間，情為何物，直教生死相許？_元好問(wèn)摸魚(yú)兒雁丘詞 / 邁陂塘一日不見(jiàn)兮，思之如狂。_司馬相如鳳求凰 / 琴歌人生如逆旅，我亦是行人。_蘇軾臨江仙送錢穆父世間無(wú)限丹青手，一片傷心畫(huà)不成。_高蟾金陵晚望林花謝了春紅，太匆匆。無(wú)奈朝來(lái)寒雨，晚來(lái)風(fēng)。_李煜相見(jiàn)歡林花謝了春紅獨(dú)立寒秋，湘江北去，橘子洲頭。_毛澤東沁園春長(zhǎng)沙身無(wú)彩鳳雙飛翼，心有靈

14、犀一點(diǎn)通。_李商隱無(wú)題昨夜星辰昨夜風(fēng)滾滾長(zhǎng)江東逝水，浪花淘盡英雄。_楊慎臨江仙滾滾長(zhǎng)江東逝水怕相思，已相思，輪到相思沒(méi)處辭，眉間露一絲。_俞彥長(zhǎng)相思折花枝此情可待成追憶？只是當(dāng)時(shí)已惘然。_李商隱錦瑟思悠悠，恨悠悠，恨到歸時(shí)方始休。_白居易長(zhǎng)相思汴水流取次花叢懶回顧，半緣修道半緣君。_元稹離思五首其四若是前生未有緣，待重結(jié)、來(lái)生愿。_樂(lè)婉卜算子答施雨打梨花深閉門，忘了青春，誤了青春。_唐寅一剪梅雨打梨花深閉門少年不識(shí)愁滋味，愛(ài)上層樓。愛(ài)上層樓。為賦新詞強(qiáng)說(shuō)愁。_辛棄疾丑奴兒書(shū)博山道中壁自在飛花輕似夢(mèng)，無(wú)邊絲雨細(xì)如愁。_秦觀浣溪沙漠漠輕寒上小樓近水樓臺(tái)先得月，向陽(yáng)花木易為春。_蘇麟斷句一騎紅塵妃子

15、笑，無(wú)人知是荔枝來(lái)。_杜牧過(guò)華清宮絕句三首抽刀斷水水更流，舉杯消愁愁更愁。_李白宣州謝脁樓餞別校書(shū)叔云 / 陪侍御叔華登樓歌疏影橫斜水清淺，暗香浮動(dòng)月黃昏。_林逋山園小梅其一人面不知何處去，桃花依舊笑春風(fēng)。_崔護(hù)題都城南莊時(shí)光只解催人老，不信多情，長(zhǎng)恨離亭，淚滴春衫酒易醒。_晏殊采桑子時(shí)光只解催人老一生大笑能幾回，斗酒相逢須醉倒。_岑參涼州館中與諸判官夜集天涯地角有窮時(shí)，只有相思無(wú)盡處。_晏殊玉樓春春恨問(wèn)君能有幾多愁？恰似一江春水向東流。_李煜虞美人春花秋月何時(shí)了似此星辰非昨夜，為誰(shuí)風(fēng)露立中宵。_黃景仁綺懷菩提本無(wú)樹(shù)，明鏡亦非臺(tái)。_惠能菩提偈溪云初起日沉閣，山雨欲來(lái)風(fēng)滿樓。_許渾咸陽(yáng)城東樓 /

16、 咸陽(yáng)城西樓晚眺 / 西門春風(fēng)得意馬蹄疾，一日看盡長(zhǎng)安花。_孟郊登科后枯藤老樹(shù)昏鴉，小橋流水人家，古道西風(fēng)瘦馬。_馬致遠(yuǎn)天凈沙秋思空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。_王維山居秋暝人到情多情轉(zhuǎn)薄，而今真?zhèn)€悔多情。_納蘭性德山花子風(fēng)絮飄殘已化萍同是天涯淪落人，相逢何必曾相識(shí)！_馬致遠(yuǎn)雜劇江州司馬青衫淚浮云一別后，流水十年間。_韋應(yīng)物淮上喜會(huì)梁川故人 / 淮上喜會(huì)梁州故人 名句賞析！不限主題不限抒情四季山水天氣人物人生生活節(jié)日動(dòng)物植物食物山有木兮木有枝，心悅君兮君不知。_佚名越人歌人生若只如初見(jiàn)，何事秋風(fēng)悲畫(huà)扇。_納蘭性德木蘭詞擬古決絕詞柬友十年生死兩茫茫，不思量，自難忘。_蘇軾江城子乙卯正月二十日夜記夢(mèng)只愿

17、君心似我心，定不負(fù)相思意。_李之儀卜算子我住長(zhǎng)江頭玲瓏骰子安紅豆，入骨相思知不知。_溫庭筠南歌子詞二首 / 新添聲楊柳枝詞曾經(jīng)滄海難為水，除卻巫山不是云。_元稹離思五首其四愿得一心人，白頭不相離。_卓文君白頭吟去年今日此門中，人面桃花相映紅。_崔護(hù)題都城南莊平生不會(huì)相思，才會(huì)相思，便害相思。_徐再思折桂令春情入我相思門，知我相思苦。_李白三五七言 / 秋風(fēng)詞山無(wú)陵，江水為竭。冬雷震震，夏雨雪。天地合，乃敢與君絕。_佚名上邪人生自是有情癡，此恨不關(guān)風(fēng)與月。_歐陽(yáng)修玉樓春尊前擬把歸期說(shuō)一往情深深幾許？深山夕照深秋雨。_納蘭性德蝶戀花出塞兩情若是久長(zhǎng)時(shí)，又豈在朝朝暮暮。_秦觀鵲橋仙纖云弄巧執(zhí)子之手，

18、與子偕老。_佚名擊鼓花自飄零水自流。一種相思，兩處閑愁。_李清照一剪梅紅藕香殘玉簟秋問(wèn)世間，情為何物，直教生死相許？_元好問(wèn)摸魚(yú)兒雁丘詞 / 邁陂塘一日不見(jiàn)兮，思之如狂。_司馬相如鳳求凰 / 琴歌人生如逆旅，我亦是行人。_蘇軾臨江仙送錢穆父世間無(wú)限丹青手，一片傷心畫(huà)不成。_高蟾金陵晚望林花謝了春紅，太匆匆。無(wú)奈朝來(lái)寒雨，晚來(lái)風(fēng)。_李煜相見(jiàn)歡林花謝了春紅獨(dú)立寒秋，湘江北去，橘子洲頭。_毛澤東沁園春長(zhǎng)沙身無(wú)彩鳳雙飛翼，心有靈犀一點(diǎn)通。_李商隱無(wú)題昨夜星辰昨夜風(fēng)滾滾長(zhǎng)江東逝水，浪花淘盡英雄。_楊慎臨江仙滾滾長(zhǎng)江東逝水怕相思，已相思，輪到相思沒(méi)處辭，眉間露一絲。_俞彥長(zhǎng)相思折花枝此情可待成追憶？只是當(dāng)

19、時(shí)已惘然。_李商隱錦瑟思悠悠，恨悠悠，恨到歸時(shí)方始休。_白居易長(zhǎng)相思汴水流取次花叢懶回顧，半緣修道半緣君。_元稹離思五首其四若是前生未有緣，待重結(jié)、來(lái)生愿。_樂(lè)婉卜算子答施雨打梨花深閉門，忘了青春，誤了青春。_唐寅一剪梅雨打梨花深閉門少年不識(shí)愁滋味，愛(ài)上層樓。愛(ài)上層樓。為賦新詞強(qiáng)說(shuō)愁。_辛棄疾丑奴兒書(shū)博山道中壁自在飛花輕似夢(mèng)，無(wú)邊絲雨細(xì)如愁。_秦觀浣溪沙漠漠輕寒上小樓近水樓臺(tái)先得月，向陽(yáng)花木易為春。_蘇麟斷句一騎紅塵妃子笑，無(wú)人知是荔枝來(lái)。_杜牧過(guò)華清宮絕句三首抽刀斷水水更流，舉杯消愁愁更愁。_李白宣州謝脁樓餞別校書(shū)叔云 / 陪侍御叔華登樓歌疏影橫斜水清淺，暗香浮動(dòng)月黃昏。_林逋山園小梅其一人

20、面不知何處去，桃花依舊笑春風(fēng)。_崔護(hù)題都城南莊時(shí)光只解催人老，不信多情，長(zhǎng)恨離亭，淚滴春衫酒易醒。_晏殊采桑子時(shí)光只解催人老一生大笑能幾回，斗酒相逢須醉倒。_岑參涼州館中與諸判官夜集天涯地角有窮時(shí)，只有相思無(wú)盡處。_晏殊玉樓春春恨問(wèn)君能有幾多愁？恰似一江春水向東流。_李煜虞美人春花秋月何時(shí)了似此星辰非昨夜，為誰(shuí)風(fēng)露立中宵。_黃景仁綺懷菩提本無(wú)樹(shù)，明鏡亦非臺(tái)。_惠能菩提偈溪云初起日沉閣，山雨欲來(lái)風(fēng)滿樓。_許渾咸陽(yáng)城東樓 / 咸陽(yáng)城西樓晚眺 / 西門春風(fēng)得意馬蹄疾，一日看盡長(zhǎng)安花。_孟郊登科后枯藤老樹(shù)昏鴉，小橋流水人家，古道西風(fēng)瘦馬。_馬致遠(yuǎn)天凈沙秋思空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。_王維山居秋暝人到情多情轉(zhuǎn)薄，而今真?zhèn)€悔多情。_納蘭性德山花子風(fēng)絮飄殘已化萍同是