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电动自行车通用智能充电器的设计
来源:慧聪网    2010-4-8
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[提要] 评价电动自行车质量好坏的重要参数之一是其蓄电池的使用寿命,充电器性能的好坏直接影响着蓄电池的使用效果和使用寿命,本文介绍一种以单片机为控制器的智能充电器的设计方案

  0 引言

  随着油价的不断上涨和人们环保意识的增强,电动自行车以其价格低、绿色环保,使用安全方便等优点越来越受到消费者的喜爱。评价电动自行车质量好坏的重要参数之一是其蓄电池的使用寿命。而蓄电池的充电过程对其寿命影响最大。研究表明:过充电,可使蓄电池发热,电解液失水;而充电不足,则可使蓄电池内化学反应不充分,长期充电不足会导致蓄电池容量下降。由此可见,充电器性能的好坏直接影响着蓄电池的使用效果和使用寿命。目前市场上的充电器存在的主要不足,第一不是从副边绕组直接获得取样信号,因而稳压效果不理想;第二是输出电流和电压调节范围窄,因而只适用于固定负载。为此,本文介绍了一种以单片机为控制器的通用智能充电器的设计方案。该装置能根据蓄电池的充电特性或实时监测到的充电状态,来智能化地调节充电电压和充电电流,而且调节范围宽,并具有过流、过压、过温等保护功能。

  1 系统结构

  本智能充电器的结构如图1所示。该系统主要由电源变换电路、采样电路、微处理器,脉宽调制器、键盘、显示器和温度传感器等部分组成,是一个闭环的智能充电系统。


  2硬件电路

  本智能充电器的硬件电路如图2所示,整个电路分为开关电源部分、以单片机为主的控制电路和以UC3842为核心的脉宽调制电路三部分。

  2.1开关电源设计

  本设计采用电流控制型脉宽调制方式。其整个工作过程是将交流输入经滤波、整流后变为直流高压,再由开关管斩波、高频变压器降压后得到高频矩形电压,最后经过输出整流滤波获得所需要的直流输出电压。系统对开关电源的要求是其交流输入电压范围为90~270 V,能同时输出+5V(作为控制部分电源)及12~60 V(主回路)的电压。输出电流为1~3 A。

  2.2单片机控制电路设计

  单片机控制电路主要由单片机AT89S52、ADC(TLC0832)、多路选择开关(CD4051)、数字电位器(X9C102)、数字温度传感器DSl8820、取样电阻Rs和Rw、2×4键盘、液晶显示(CONl6)等组成。

  本部分设计时应先根据蓄电池的型号参数,来通过键盘设计与之对应的充电电流、充电电压以及充电时间,当电路接上蓄电池后,充电过程开始,此后由单片机通过取样电阻RM检测电池电压,若检测到蓄电池因过渡放电而使电压低于正常范围。那么,为了避免充电电流过大而造成蓄电池损坏,应先对蓄电池实行稳定的小电流充电(本设计程序中设为l/5的设定充电电流),同时,单片机开始计时,之后单片机将不断检测电池电压和充电电流并显示在液晶屏上,随着充电的进行,电池电压不断上升,当上升到正常范围时,单片机可通过控制数字电位器来调节输出电压,从而转入大电流恒流充电(即设定电流)方式,此后,单片机一直保持不停地检测电池电压,当电压达到设定值时,单片机发出指令,以增大数字电位器的阻值,并通过脉宽调制减小输出电压。从而使充电电流减小,当充电电流减小到1/5的设定电流时,再转为涓流充电,最后在充电时间到时关闭电源,这样就避免了因电池温升过快或严重极化而影响充电质量,提高蓄电池的使用寿命。当检测到电池电压、充电电流和温度超过设定值的1/10倍时(由程序设定),单片机立即输出报警信号报警。同时使继电器动作并切断总电源,以提高充电的安全性和可靠性。

  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。

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关键词:技术 
我来说两句( ) | | 责任编辑:白云
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