一种快速脉冲充电器的研究

作者：时间：2018-08-20来源：网络收藏

引言

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201808/387269.htm

随着工业技术的发展，蓄电池被应用到各个领域，比如说汽车、轮船、通信、各种电子产品等。

铅酸蓄电池以它的经济性、输出电压稳定、供电可靠等优点而被广泛使用。传统的充电器采用的充电技术主要是恒流、恒压或者是两者相结合，这些充电方法很容易造成蓄电池过充或者是充电不足，并且充电时间很长，在一定程度上缩短了蓄电池的使用寿命，为使用者造成一定的经济损失。

因此，理想的充电器可以在短时间内为电池快速充电，但是过高的电流将会在电池内部引起不良化学反应，产生过热、极化作用，影响电池充电效果，甚至减小电池容量，缩短电池寿命。目前提出了许多充电技术，包括恒流技术、恒压技术、恒流恒压技术，以及两步充电技术、三步充电技术、多步充电技术和反向充电技术等。上述充电方法大多包括一个正向脉冲充电时间和一个停止充电时间，有时为了快速消除电池内部离子极化，还加一个反向充电脉冲，以提高电池的充电效率和电池性能。

1 充电器主要电路分析

本文所研究的充电器的前级直流变换采用反激变换器模式，为了提高交流输入电路的功率因数，可以将采集到的反激变换器输出端的电流信号，反馈到PFC 控制芯片UC3854A 中，以调节MOSFET Qs的开通占空比。整流电路和充电电路的电气隔离采用变压器来实现，充电回路是可控的双向Buck/Boost电路，可以产生充电正脉冲和放电负脉冲。图1为带有功率因数校正的快速脉冲充电主电路，包括正脉冲充电、停止充电和负脉冲放电三个阶段。当电路处于正脉冲充电过程时，Q1导通Q2 关闭，以Buck 电路工作;当处于负脉冲

放电过程时，Q2 导通Q1 关闭，以Boost 电路工作;

当Q1 和Q2 都关断时，电池处于恢复阶段，以消除电池内部极化反应。通过PWM 控制器实现上述电路的交替工作，达到快速充电目的。

图1 中采用高频PWM 控制芯片SG3525 控制充电和放电。在脉宽比较器的输入端，用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压的变化而变化。由于此电路结构有电压环和电流环双环系统，以及可调节的死区时间控制，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是目前比较理想的新型控制器。

PWM 控制芯片SG3525 分别为MOSFET Q1和MOSFET Q2提供开通信号，当Q1 开通时，电源向电池组充电;Q2开通时，存储在电池中的电能向电源放电，通过检测反馈电流调节Q1和Q2 的开通时间来实现对电池进行快速智能充电的目的。

PWM控制芯片SG3525的控制信号和电感电流波形如图2 所示。