电动自行车通用智能充电器的设计

随着石油价格的不断上涨和人们对环保意识的增强，电动自行车因其价格低廉，环保，安全，方便使用而越来越受到消费者的欢迎. 评估电动自行车质量的重要参数之一是其存储寿命. 存储的充电过程对其寿命影响最大. 研究表明，过度充电会导致热量存储和电解质脱水. 充电不足会导致电池中的化学反应不足，长期充电不足会导致电池容量降低. 这表明充电器的性能直接影响电池的使用效果和使用寿命. 市场上电流充电器的主要缺点是: 首先是不能直接从次级绕组获取采样信号，因此稳压效果不理想. 其次是输出电流和电压调节范围窄，因此仅适用于固定负载. 为此，本文介绍了一种考虑控制器的通用智能充电器的设计方案. 该装置可以根据电池的充电特性或实时监控的充电状态智能地调节充电电压和充电电流，调节范围广，具有过流，过压，过热等特点. 保护功能.

1系统结构

该系统主要由电源转换电路，采样电路，微处理器，脉宽调制器，键盘，显示器和温度等组成. 这是一个闭环智能充电系统.

2条硬件电路

整个电路分为三部分: 电源部分，主电路和核心脉冲宽度调制电路.

2.1电源设计

此设计使用电流控制的脉冲宽度调制. 整个工作过程是将交流输入经过滤波和整流后转换成直流高压，然后将管切短并降低高频电压后得到高频矩形电压，最后通过输出获得所需的直流输出电压. 整流和过滤. 该系统对开关电源的要求是其交流输入电压范围为90至270 V，并且它可以同时输出+ 5V（作为控制部件电源）和12至60 V（主电路）电压. 输出电流为1至3 A.

2.2设计

单片机主要由单片机，ADC（），多通道（），数字（），数字温度DSl8820，采样电阻Rs和Rw，2×4键盘，液晶显示器（CONl6）组成）等.

这部分的设计应首先根据电池的型号参数通过键盘设计相应的充电电流，充电电压和充电时间. 当电路连接到电池时，充电过程开始，然后单片机通过采样电阻RM检查电池电压，如果检测到电池由于瞬态放电而低于正常范围. 然后，为避免因充电电流过大而损坏电池智能充电器能通用吗，应以稳定的低电流对电池充电（在此设计程序中，将充电电流设置为I / 5的设置值）. 同时，单片机开始计时，单片机将继续计时. 电池电压和充电电流被检测并显示在LCD屏幕上. 随着充电的进行，电池电压继续上升. 当其上升到正常范围时，单片机可以通过控制数量来调节输出电压，从而进入大电流恒流充电（即设定电流）模式，此后，单片机一直在不断检测电池电压. 当电压达到设定值时，单片机发出指令以通过脉宽调制来增加数字电阻并降低输出电压. 因此，充电电流减小. 当充电电流减小到设定电流的五分之一时，将其切换为trick流充电，最后在充电时间到期时关闭电源，从而使电池温度升高过快或过高. 极化会影响充电质量并延长电池的使用寿命. 当检测到电池电压，充电电流和温度超过设置值（由程序设置）的1/10倍时，单片机立即输出报警信号进行报警. 同时采取措施并切断总电源，以提高充电的安全性和可靠性.

显示屏可用于显示微控制器实时采样的电池电压，充电电流，充电时间和电池温度，键盘可用于设置充电电压（充电极限电压），恒定电流充电电流（限制充电电流）和充电时间. 电路中的单片机可以通过串口与主机相连，用于存储数据和设置虚拟显示计费参数. 当检测到充电电流为零时，单片机进入睡眠状态. 当检测到充电电流不为零时，微控制器被激活.

2.3 PWM控制器设计

PW M控制器部分基于内核. 该芯片包含一个5.0 V参考电压，高增益误差和脉冲宽度比较器，可以控制芯片中的驱动器. 驱动器可提供25 mA的输出电流. 它可以直接驱动NOSFET调节管来调节充电器的输出电压和电流. 由于驱动器同时具有过流和过压保护功能，因此工作电源电压可以为8〜40 V，启动电流小于1 mA，工作温度为O〜70℃，因此是理想的选择新型的脉宽调制器.

启动PWM控制器时，它由R1和Rw组成. 为UC3842提供启动电压，工作后，其辅助绕组3和4端子的电压由D1，，C5滤波器整流，DW1调节16 V DC电压，一直到UC38427的7引脚供电. 通过R3和数字电位计在部分压力后，将另一种方法添加到UC3842的引脚2. 可用作脉宽调制输入信号. 通常，在此类电源的设计中，输出电压采样可以连接到UC3842的电源电压. 为了反映输出电压的变化，本设计没有增加稳压管，但这会使UC3842的工作电压不稳定，增加了输出谐波分量. 为了克服这一缺陷，本设计中的UC3842的电源电压使用3个和4个绕组端. 在电压经过独立整流，滤波和稳定后，它为UC3842芯片提供了16 V的稳定电压. 充电电压的调整是通过外环电压采样电路R12和RM对电池电压进行采样，然后通过选择多个电子开关，进行MD转换，并经过单片机处理后，发送至数字电位器来控制数字电位器的有效电阻. 从而间接控制UC3842引脚2的电压，然后控制脉冲占空比以改变充电电压.

当充电器的输出电压过高时，反馈到UC3842的引脚2的电压也会升高（比参考电压高2.5 V以上），驱动信号的脉冲占空比降低，从而导致输出电压下降，从而达到调节的目的. 充电电流的调整主要是先采样并放大通过外环电流采样电阻Rs的充电电流（可以用R1调整放大倍数），选择多个电子开关，进行MD转换，然后将其发送到微控制器进行处理，然后调节数字电位器的电阻. 调整过程类似于电压调整. 实际上，电流调节也是通过电压调节实现的.

2.4. 设计

当发生过电流或短路时，内部采样电阻R10两端的电压会增加. 当3针电压超过1伏时，UC3842的内部调制可以使其停止脉冲宽度输出，开关管被切断，并且输出电压和电流为0，从而保护了电源. 当发生过压时，DW1和DW2将击穿并短路，这也将导致过流保护. DW2可用于保护FET和UC3842. 发生欠压时，即UC3842的引脚7的电压降至10 V以下时，UC3842将启动欠压锁定电路并关闭开关控制器. 内环的这种反馈调节是通过在输出电压变化之前检测内环电流来预先调节脉冲宽度（前馈控制），从而将转换器的动态响应速度加快到异常状态. 为了更快，更有效地发挥保护作用. 当然，外环电流和电压（Rs，Rw）的采样也可以通过调整单片机来保护异常情况，但是响应速度比内环慢5至10个工频周期. 它是调节充电电流和充电电压的两倍并作为次级保护，而内环采样是主要的，它是初级保护，这种保护方法将更加安全可靠.

3软件设计

在程序的初始阶段，首先是初始化微控制器，即根据不同的电池设置不同的充电参数，并选择不同的充电策略. 然后判断电池是否正确连接，并根据电池电压值（即小电流预充电，大电流恒流充电或恒压trick流充电模式）进入哪个充电阶段. 在预充电阶段，应降低充电电压，在恒定电流模式下，应不断检查充电电流是否达到恒定电流（例如1.8 A）智能充电器能通用吗，如果小于1.8 A，则电压电池两端的电压升高至1.8 A时，上述调整过程可以使用比例控制. 电池两端的电压达到设定值后，系统将进入trick流充电模式. 是设置的充电电流（即恒流充电电流），电池的放电极限电压，Umax是电池的充电极限电压.

4个应用测试

此设计选择电动自行车中常用的36 V / 12 Ah铅酸电池作为测试对象. 其恒定电压充电电压设置为43 V，恒定电流充电电流Is为1.8A. 开始时，随着充电，充电电流几乎保持不变，为1.8 A，但是当充电3时电池电压继续增加小时. 电压上升变慢；充电4小时后，充电电压接近43 V；电压上升的速度就比较慢. 电荷下降更快. 充电至43 V时，充电器自动停止. 从测试数据来看，该设计满足恒流快速充电，恒压trick流充电和完全自关机的设计要求.

5结论

本文设计的过放电预充电，恒流快速充电，恒压trick流充电和智能控制的充电方案可以很好地解决电动自行车电池在充电过程中的过充电，充电不足和发热的问题. 充电过程有问题，并可以根据不同的电池选择不同的充电方案. 它具有性. 它可以实时检测并显示充电电流，充电电压，充电时间和电池温度. 由于电路具有内环和外环控制，因此符合最佳控制律. 具有过流，过压，过热保护功能. 同时，由于UC3842采用稳压电源，因此不仅谐波污染程度低，而且一次侧和二次侧的电气隔离是安全可靠的. 同时，它也可以由微控制器根据负载进行控制. 并且可以在跳过模式下工作. 因此，可以提高电源效率.

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