电动自行车通用智能充电器的设计
显示器可用于显示单片机实时采样到的蓄电池电压、充电电流、已充电时间和蓄电池的温度，键盘则用于设定充电电压(充电极限电压)、恒流充电电流(极限充电电流)和充电时间。电路中的单片机可通过串口RS232和上位机相连，以用于存储数据和虚拟显示充电参数的设定。当检测到充电电流为零时，单片机转入休眠状态。而当检测到充电电流不为零时，单片机被激活。
2．3 PWM控制器设计
PW M控制器部分是以UC3842为核心。UC3842芯片内含有5.0 V基准电压稳压器、高增益误差放大器和脉冲宽度比较器，它可以控制芯片内的驱动器。而驱动器则可提供25 mA的输出电流．可直接驱动NOSFET调整管，从而调整充电器的输出电压和电流。由于该驱动器同时具有过流、过压保护，工作电源电压可以在8～40 V，而启动电流小于1 mA，工作温度为O～70℃，因而是目前较理想的新型脉宽调制器。
该PWM控制器在启动时，是由R1、Rw。为UC3842提供启动电压，待其工作后，其辅助绕组3、4端的电压经D1整流、C4、C5滤波、DW1稳压后得到的16 V直流电压，一路加到UC38427的7脚为其供电，另一路经R3和数字电位器X9C102分压后加到UC3842的2脚。以作为脉宽调制的输入信号。一般在这类电源的设计中，输出电压取样可与UC3842的供电电压相连。为了反映输出电压变化，本设计没有加稳压管，但这会使UC3842的工作电压不稳，输出谐波成分增多，为了克服此不足，本设计中UC3842的供电电压采用由3、4绕组端压单独整流、滤波、稳压后，提供给UC3842芯片16 V的稳定电压。充电电压的调节是将电池电压经外环电压取样电路R12、RM取样，再经多路电子开关选择、MD变换，单片机处理后，送入数字电位器，以控制数字电位器的有效电阻。从而间接控制UC3842的2脚电压，进而控制脉冲占空比，以改变充电电压。
当充电器输出电压偏高时，反馈回UC3842的2脚电压也升高(超过参考电压2.5 V)之后，驱动信号的脉冲占空比减小，使输出电压下降，从而达到稳压的目的。充电电流的调节主要是先将充电电流经外环电流取样电阻Rs取样和LM358放大(可用R1调节放大倍数)、多路电子开关选择、MD变换，再送单片机处理，然后调节数字电位器的阻值。其调节过程与电压调节相似，实际上，电流调节也是通过电压调节实现的。
2．4．保护电路设计
当过流或短路时，内环取样电阻R10两端的电压升高。当3脚电压超过1伏时，通过UC3842的内部调制可使其停止脉宽输出，开关管截止，输出电压和电流均为0，从而保护电源。过压时，DW1和DW2会击穿而短路，也会造成过流保护，DW2可用以保护场效应管和UC3842。而当发生欠压时，即当UC3842的7脚电压降至10 V以下时，UC3842将启动欠压锁定电路而关闭开关控制器。内环的这种反馈调整是在输出电压尚未发生变化时，通过检测内环电流使脉宽提前得到调整，(前馈控制)，从而加快了变换器对异常情况的动态响应速度。以便更加快速有效地起到保护作用。当然，外环电流、电压的取样(Rs、Rw)亦可通过单片机的调节作用来达到对异常情况的保护，但响应速度比内环慢5～10个工频周期，因此，外环取样主要是调节充电电流和充电电压，兼作二次保护，而内环取样则是主要的，它是一次的保护，这种双环保护方式会更加安全可靠。
3软件设计
在程序的初始阶段，首先是对单片机进行初始化，即根据不同的电池设定不同的充电参数，选择不同的充电策略。其后是判断电池是否连接正确，根据电池电压值判断应该进入哪一个充电阶段(即小电流预充电，大电流恒流充电或恒压涓流充电方式)。在预充阶段，应降低充电电压，而在恒流方式时，应不断检测充电电流是否达到恒定电流(如1.8 A)，如果小于1.8 A，则抬高电池两端的电压，使之达到1.8 A，以上调节过程均可采用比例控制。在电池两端电压达到设定值后，系统再进入涓流充电模式。该充电器的程序流程如图3所示。图3中，Is为设定的充电电流(即恒流充电电流)，Umin为蓄电池的放电极限电压，Umax为蓄电池的充电极限电压。
4应用试验
本设计选用了电动自行车常用的36 V／12 Ah铅酸蓄电池作为测试对象，其恒压充电电压设定为43 V，恒流充电电流Is为1.8 A，起始时，随着充电的进行，充电电流几乎维持1.8 A不变，但电池电压不断升高，当充电3小时后。电压上升减慢；当充电到4小时后，充电电压接近43 V；之后电压上升更加缓慢。而且充电下降较快。当充到43 V时，充电器自动停止。从测试数据来看，该设计达到了恒流快充，恒压涓充，充满自行关断的设计要求。
5结束语
本文设计的过度放电预充、恒流快充、恒压涓充、智能控制的充电方案，能很好地解决电动自行车用电池在充电过程中存在的过充电、充电不足和发热等问题，并能根据不同电池选择不同的充电方案。而且具有通用性。能实时检测并显示充电电流、充电电压、充电时间和蓄电池温度等参数。由于电路具有内外环控制，符合最优控制规律。最具有过流、过压和超温保护功能，同时由于UC3842采用稳压供电，因此，不但谐波污染程度低，原副边电气隔离安全可靠，同时还可根据负载情况通过单片机来进行控制，并可实现跳周期模式工作。故可提高电源的效率。
评论