間歇式脈沖三段式充電器的設計

摘要：介紹了一種用于電動(dòng)車(chē)高性能鉛酸蓄電池的間歇式脈沖三段式充電器的設計方法，該充電器不僅對鉛酸蓄電池有良好的充電效果，而且還對電池的充電損耗有修復功能，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(chē)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(chē)中最重要的部分是蓄電池，它直接決定著(zhù)電動(dòng)自行車(chē)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，設計合理的蓄電池充電器對于電動(dòng)自行車(chē)非常重要。目前，電動(dòng)車(chē)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、過(guò)壓欠壓保護等；充電電路部分包括第一階段脈沖恒流源、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(xiàn)圈(初級繞組、次級繞組、反饋電源繞組)和鐵芯。

2 開(kāi)關(guān)電源電路設計
在開(kāi)關(guān)電源電路中，本設計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，可直接驅動(dòng)晶體管和MOSFET，
并具有管腳數量少、外圍電路簡(jiǎn)單、安裝與調試簡(jiǎn)便、性能優(yōu)良、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。本設計充分使用UC3842的控制功能來(lái)實(shí)現對輸出電壓的負反饋調節以及各種保護。這種開(kāi)關(guān)電源結構簡(jiǎn)單，性能穩定。對提高充電器的整體性能大有益處。
圖1所示是本設計的開(kāi)關(guān)穩壓電源部分電路，該電路主要由輸入防雷抗擾電路、整流濾波電路、UC3842芯片電路、振蕩電路、反饋電路、過(guò)流、短路保護電路以及開(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)的高頻脈沖對電源的干擾，同時(shí)也可減少開(kāi)關(guān)電源本身對外界的電磁干擾。D1～D4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。當充電器接上電源，電路得電后，電源經(jīng)D1～D4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，當啟動(dòng)電阻R2給C12充電時(shí)，電容兩端電壓上升，當上升到大于16V時(shí)，UC3842開(kāi)啟并輸出脈沖，以推動(dòng)Q1場(chǎng)效應管進(jìn)入開(kāi)關(guān)狀態(tài)，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13V～15V的電壓給UC3842的7腳供電，使UC3842進(jìn)入正常工作，以驅動(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，當負載電流超過(guò)額定值時(shí)，場(chǎng)效應電流增加，R0上的電壓反饋至CSEN(UC3842的第3腳)，并通過(guò)內部電流檢測比較器輸出復位信號，最后導致開(kāi)關(guān)管關(guān)閉。而且只有在下一個(gè)基準脈沖到來(lái)時(shí)，才可能重新開(kāi)啟開(kāi)關(guān)管，當出現輸出短路時(shí)，輸出電壓下降，同時(shí)為UC3842供電的反饋繞組也會(huì )出現輸出電壓下降。當輸入電壓低于10 V時(shí)，UC3842停止工作，停止觸發(fā)脈沖輸出，以使場(chǎng)效應管截止。當短路現象消失后，電源重新啟動(dòng)并自動(dòng)恢復正常工作。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)管的導通時(shí)間。從而達到穩壓穩流的目的。