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電動(dòng)自行車(chē)通用智能充電器的設計
作者：
時(shí)間：2010-03-26
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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0 引言
隨著(zhù)油價(jià)的不斷上漲和人們環(huán)保意識的增強，電動(dòng)自行車(chē)以其價(jià)格低、綠色環(huán)保，使用安全方便等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到消費者的喜愛(ài)。評價(jià)電動(dòng)自行車(chē)質(zhì)量好壞的重要參數之一是其蓄電池的使用壽命。而蓄電池的充電過(guò)程對其壽命影響最大。研究表明：過(guò)充電，可使蓄電池發(fā)熱，電解液失水；而充電不足，則可使蓄電池內化學(xué)反應不充分，長(cháng)期充電不足會(huì )導致蓄電池容量下降。由此可見(jiàn)，充電器性能的好壞直接影響著(zhù)蓄電池的使用效果和使用壽命。目前市場(chǎng)上的充電器存在的主要不足，第一不是從副邊繞組直接獲得取樣信號，因而穩壓效果不理想；第二是輸出電流和電壓調節范圍窄，因而只適用于固定負載。為此，本文介紹了一種以單片機為控制器的通用智能充電器的設計方案。該裝置能根據蓄電池的充電特性或實(shí)時(shí)監測到的充電狀態(tài)，來(lái)智能化地調節充電電壓和充電電流，而且調節范圍寬，并具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)溫等保護功能。
1 系統結構
本智能充電器的結構如圖1所示。該系統主要由電源變換電路、采樣電路、微處理器，脈寬調制器、鍵盤(pán)、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。
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(kāi)關(guān)電源部分、以單片機為主的控制電路和以UC3842為核心的脈寬調制電路三部分。
2．1開(kāi)關(guān)電源設計
本設計采用電流控制型脈寬調制方式。其整個(gè)工作過(guò)程是將交流輸入經(jīng)濾波、整流后變?yōu)橹绷鞲邏?，再由開(kāi)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(guò)輸出整流濾波獲得所需要的直流輸出電壓。系統對開(kāi)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單片機控制電路設計
單片機控制電路主要由單片機AT89S52、ADC(TLC0832)、多路選擇開(kāi)關(guān)(CD4051)、數字電位器(X9C102)、數字溫度傳感器DSl8820、取樣電阻Rs和Rw、2×4鍵盤(pán)、液晶顯示(CONl6)等組成。
本部分設計時(shí)應先根據蓄電池的型號參數，來(lái)通過(guò)鍵盤(pán)設計與之對應的充電電流、充電電壓以及充電時(shí)間，當電路接上蓄電池后，充電過(guò)程開(kāi)始，此后由單片機通過(guò)取樣電阻RM檢測電池電壓，若檢測到蓄電池因過(guò)渡放電而使電壓低于正常范圍。那么，為了避免充電電流過(guò)大而造成蓄電池損壞，應先對蓄電池實(shí)行穩定的小電流充電(本設計程序中設為l／5的設定充電電流)，同時(shí)，單片機開(kāi)始計時(shí)，之后單片機將不斷檢測電池電壓和充電電流并顯示在液晶屏上，隨著(zhù)充電的進(jìn)行，電池電壓不斷上升，當上升到正常范圍時(shí)，單片機可通過(guò)控制數字電位器來(lái)調節輸出電壓，從而轉入大電流恒流充電(即設定電流)方式，此后，單片機一直保持不停地檢測電池電壓，當電壓達到設定值時(shí)，單片機發(fā)出指令，以增大數字電位器的阻值，并通過(guò)脈寬調制減小輸出電壓。從而使充電電流減小，當充電電流減小到1／5的設定電流時(shí)，再轉為涓流充電，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(guò)快或嚴重極化而影響充電質(zhì)量，提高蓄電池的使用壽命。當檢測到電池電壓、充電電流和溫度超過(guò)設定值的1／10倍時(shí)(由程序設定)，單片機立即輸出報警信號報警。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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