單片機(jī)的智能充電電源設(shè)計(jì)范文

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《電源技術(shù)應(yīng)用雜志》2014年第三期

1.電路硬件設(shè)計(jì)與器件的選擇

1.1設(shè)計(jì)檢測(cè)電路對(duì)于電路的檢測(cè)主要包括對(duì)溫度、電壓以及電流的檢測(cè)。主要是通過負(fù)反饋的方式檢測(cè)電路的電壓、電流，達(dá)到保護(hù)電路的恒壓、恒流的目的。通過對(duì)電路溫度的檢測(cè)得到電池充電過程中的溫度參數(shù)，預(yù)防電池的過度損壞，保障了充電的安全性。選取型號(hào)為FSM050LA的霍爾傳感器用以檢測(cè)電路的輸出電流，將檢測(cè)的電流通過電壓的形式輸入到SG3525控制芯片中，同時(shí)又將檢測(cè)到的信號(hào)送到單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換口中，以便及時(shí)的顯示出來。同樣也采用電流霍爾傳感器對(duì)變換器的前直流進(jìn)行檢測(cè)。如果變換器的橋臂因?yàn)槟孀兪“l(fā)生短路時(shí)，瞬間變大的電壓信號(hào)會(huì)立馬送到SG3525過流保護(hù)腳中，以1.4V電壓為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)電壓大于這個(gè)值時(shí)，立即封鎖了輸出脈沖，進(jìn)行了快速的過流保護(hù)。檢測(cè)電壓電路域檢測(cè)電流電路設(shè)相似，在此不再詳述。通過熱敏電阻來實(shí)現(xiàn)電路溫度的檢測(cè)，利用單片機(jī)將熱敏電阻的電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到電源的溫度參數(shù)。

1.2設(shè)置報(bào)警電路在電源中設(shè)置報(bào)警電路對(duì)警報(bào)做出提醒。設(shè)計(jì)報(bào)警電路時(shí)用一個(gè)蜂鳴器和一個(gè)三極管的放大電路組成，當(dāng)發(fā)生故障需要報(bào)警時(shí)，會(huì)通過單機(jī)片輸出高電平，然后再由三極管進(jìn)行導(dǎo)通，之后蜂鳴器開始發(fā)生鳴叫，同時(shí)與單片機(jī)相接的LED燈發(fā)光，完成了聲光報(bào)警功能。

1.3設(shè)計(jì)脈寬調(diào)制電路設(shè)計(jì)脈寬調(diào)制電路時(shí)，采用專用的SG3525［5－6］集成芯片。在SG3525芯片中存在著兩路反相PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)著四個(gè)開關(guān)管通斷，然后調(diào)整開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，用來調(diào)節(jié)其導(dǎo)通時(shí)間。通過SG3525芯片內(nèi)部的誤差放大器去控制PMW的相移。將單片機(jī)輸出的電壓信號(hào)接到誤差放大器同相端，將主電壓或電流檢測(cè)的反饋信號(hào)接到誤差放大器反相端。脈寬調(diào)制波形頻率由SG3525芯片的定時(shí)電阻、定時(shí)電容和放大電阻決定，其關(guān)系滿足下面公式：f=1/Ct(0.7Rt+3Rd)；f是SG3525的振蕩頻率。

2.設(shè)計(jì)軟件控制充電

智能充電電源的軟件設(shè)計(jì)，能夠達(dá)到充電的最佳效果，其中，充電控制技術(shù)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心部分。因此，為了保護(hù)電池，同時(shí)又達(dá)到大電流的充電，本文采取了多段式充電方式，將充電過程分為了涓流階段、恒流階段、恒壓階段、浮充階段這四個(gè)階段。充電器在開始工作時(shí)，若檢測(cè)到的電池電壓低于了19V，那么充電器不工作。當(dāng)在電池的電壓介于19V-21V之間時(shí)，則電池曾經(jīng)肯定過度放電，避免電池充電可能造成的熱失控現(xiàn)象，就應(yīng)用單片機(jī)的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)電池的涓流充電，以此來激活蓄電池。當(dāng)電池達(dá)到能接受大電流充電的標(biāo)準(zhǔn)后，電池會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到充電的恒流階段。當(dāng)電池達(dá)到了飽和狀態(tài)時(shí)，電池又會(huì)終止恒流充電，進(jìn)而開始恒壓充電，這時(shí)，充電電流會(huì)逐漸減小，當(dāng)減小到額定電流的0.1倍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)到浮充充電，浮充充電主要是補(bǔ)充電池自行放電消耗的能量，電池充電過程結(jié)束。

3.智能充電電源的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)于以上的設(shè)計(jì)，本文進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到了圖1、圖2所示的波形，兩圖分別為高頻變壓器的副邊電壓和充電電源的輸出電壓的波形圖。從圖中不難看出，圖2顯示的波形相較于圖1來說更加平穩(wěn)，且電壓的波紋小，而圖1是全橋變換兩個(gè)橋臂進(jìn)行互補(bǔ)對(duì)稱導(dǎo)通，從而生成的逆變電壓的波形圖。通過波形圖的反映，有效地了設(shè)計(jì)的成功。

4.結(jié)束語：

本文對(duì)蓄電池的充電電源進(jìn)行了智能設(shè)計(jì)，將高頻開關(guān)電源作為核心主電路，SG3525和ADUC814單片機(jī)為集中芯片，利用四段式的充電方式，又通過對(duì)電路的檢測(cè)保護(hù)，利用檢測(cè)參數(shù)，將電池自動(dòng)轉(zhuǎn)換成充電模式，同時(shí)，在發(fā)生故障時(shí)，電池會(huì)發(fā)出警報(bào)聲并伴隨有LED燈的亮起。此智能充電電源與傳統(tǒng)的蓄電池電源相比，其充電時(shí)電源電壓的輸出穩(wěn)定且波動(dòng)小，能夠有效地加快充電時(shí)間，并且操作起來簡(jiǎn)便可行、安全可靠，因此，其使用前景非?？捎^。

作者：陳景翠單位：延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院