60V三段式智能电池充电器设计_毕业论文设计.doc

本科生毕业论文（设计） 题 目：60v 三段式智能电池充电器设计 专业代码： 080604 作者姓名： 周乐平 学 号： 2007201076 单 位： 物理科学与信息工程学院 指导教师： 于会山 2011 年 5 月 26 日 聊城大学本科毕业(设计) i 目录目录 摘摘 要要i abstractii 1 前前 言言1 2 充电器原理充电器原理 .2 2.1 铅酸蓄电池的充电以及放电特性铅酸蓄电池的充电以及放电特性2 2.2 充电器的工作原理充电器的工作原理3 3 本设计的硬件设计本设计的硬件设计.4 3.1 使用芯片介绍使用芯片介绍 .4 3.2 电路总体设计电路总体设计 .9 3.3 本设计的硬件工作原理本设计的硬件工作原理.10 3.4 本设计的硬件主要工作原理图及实现本设计的硬件主要工作原理图及实现12 4 三段式电池充电器设计的优点三段式电池充电器设计的优点 .15 4.1 设计可实现的功能设计可实现的功能15 4.2 设计的主要技术创新点设计的主要技术创新点.16 总总 结结 17 参考文献参考文献18 致致 谢谢 19 聊城大学本科毕业(设计) i 摘摘 要要 该设计公开了一种通用型快速智能充电器，其主要由电池检测分析模块、充电参 数调整与动态控制模块、综合控制检测模块、充电模块和指示模块构成。该充电器采 用 ka3842、lm358 为控制单元，将蓄电池的预充电控制、快速充电控制、补充充电控 制和涓流充电控制四个过程集于一体，完成对充电执行电路的全过程控制，能极大改 善充电水平，从而有效提高电池的实际使用寿命。自动识别不同种类的电池，根据其 最佳充电曲线自动对控制器里的充电程序进行相应的调整，完成对不同类型的蓄电池 充电。 关关键键词词：智能充电器；预充电控制；快速充电控制；补充充电控制；涓流充电控 制。 聊城大学本科毕业(设计) ii abstract the present invention discloses a universal quick smart charger, the main analysis module by the battery detection, charge parameter adjustment and dynamic control module, integrated control detection module, charge module and instruction module. the charger uses ka3842, lm358 for the control unit, the battery of pre-charge control, fast charge control, supplementary trickle charge control and charge control process set in one of four to complete the implementation of the charging control circuit of the whole process, can greatly improve the level of charge, thus effectively improving the actual battery life. automatic identification of different types of batteries, according to its optimum charging curve automatically charge the controller to adjust procedures accordingly to complete the different types of battery charging. key words: intelligent charger; pre-charge control; fast charge control; added charge control; trickle charge control . 聊城大学本科毕业(设计) 1 1 前前 言言 电动车以其方便，快捷，环保，经济，实用的特点，获得人们的青睐，越来越多 的人选择电动车作为代步工具，电动车也被人们认为是 21 世纪的绿色工程，同时它 的出现也将汽车工业的发展带入了一个全新的领域。 电动车核心部件中的电动机，控制器和车体三大部件在理论和技术上已较为成熟， 而另两大部件蓄电池，充电器的发展还不能满足电动车的要求，有一些理论和技术问 题还有待攻关，现已成为影响电动车发展的瓶颈。目前电动车使用的电池主要由铅酸 蓄电池，镍金属氢化物蓄电池，锂离子蓄电池，燃料电池等，其中铅酸蓄电池以其 价格低廉，材料来源丰富，技术和制造工艺较成熟，电池容量大，跟随负荷输出特性 好，无记忆效应等优势成为电动车目前主要采用的电池种类。近年来铅酸蓄电池自身 的技术有了不小的进步，比如全密封免维修铅酸蓄电池的出现还有铅酸蓄电池广泛应 用于国防，通信，铁路，交通工农业生产部门等，但作为其能量再次补充的充电器却 发展缓慢，充电时间过长，充电电流调整不好，充电器输出电压不足等等原因导致蓄 电池的使用寿命大大地缩短，严重的制约着电动车的发展。一般人们都是在蓄电池的 电量全部使用完之后再对其进行充电，但这样的结果却容易导致充电器的过充而损坏， 致使蓄电池过早地报废而污染环境，要知道每年报废的蓄电池的数量是十分恐怖的。 现在全世界都在宣传低碳生活，如果使用智能式充电器就能起到节约能量消耗，增加 蓄电池的使用寿命，不仅是对于电动车也是对地球的一种保护。而且最近几年许多新 闻报道中都有使用者因为使用不当，比如蓄电池的反接或者先将充电器与市电相连再 与蓄电池相接，这些都会危及到使用者的生命安全和蓄电池的完好，所以我们需要一 种更安全更环保的充电器，这定将是未来充电器的发展方向。于是我们根据时代的发 展及要求设计了一款目前市场充电器流行使用的方法，也是技术较成熟的一种设计， 采用 uc3842 驱动场效应管的单管开关电源配合 lm358 设计的三段式智能充电器。该 充电器虽然存在维修难度大，功率小等缺点，但它具有体积小，重量轻，效率高，适 应市电输入范围宽，安全可靠等优点，所以开关电源式充电器相对于变压器式充电器 和可控硅式充电器来说将会是今后电动车充电器的发展方向，我也相信随着科学技术 的不断进步，电动车以及电动汽车的也会有更加美好的未来。 聊城大学本科毕业(设计) 2 2 充电器原理充电器原理 2.1 铅酸蓄电池的充电以及放电特性铅酸蓄电池的充电以及放电特性 所谓蓄电池即是储存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备。而铅酸 蓄电池是通过阳极的以及阴极的浸到电解液（稀硫酸）中发生化学反应来进 2bo p b p 行充电和放电的。当铅酸蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴，阳极板上的 活性物质产生反应，生成新化合物硫酸铅，在此过程中会产生自由电子，从而产生电 流。而由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸， 铅及过氧化铅，因此电池内电解液的浓度逐渐增加，亦即电解液之比重上升，并逐渐 回复到放电前的浓度，这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的 状态，当两级的硫酸铅被还原成原来的活性物质时，即等于充电结束。 铅酸蓄电池的典型放电曲线特性是以一个单体蓄电池为例，采用 1/20 放电进行 分析的，蓄电池端电压根据各极板间硫酸密度的变化规律分为三个阶段：开始放电阶 段，相对稳定阶段和迅速下降阶段，其放电曲线如图 2.1 所示。 铅酸蓄电池的典型充电特性曲线如图 2.2 所示，通常是以恒流充电进行分析。其 充电特性仍然可以归纳为三个阶段来阐述：开始充电阶段，相对稳定阶段以及迅速上 升阶段。 图 2.1 铅酸蓄电池放电特性曲线 图 2.2 铅酸蓄电池充电特性曲线 聊城大学本科毕业(设计) 3 2.2 充电器的工作原理充电器的工作原理 电动车充电器常用的充电方式一般分为二段式充电模式和三段式充电模式两种。 其中的二段式充电是指先恒压充电，充电电流随蓄电池电压的上升逐渐减小，等蓄电 池的电量补充到一定程度以后，电压会上升到充电器的设定值，随后进入涓流的浮充 状态。而对于三段式将在后面具体介绍。 1、恒流充电 恒流充电，又叫定电流充电法，在整个充电过程中，始终保持充电电流恒定不变。 在充电过程中，由于蓄电池的段电压逐渐升高，为了保持充电电流的恒定，必须相应 提高充电电压。采用恒流充电法，可以将不同容量的蓄电池串联在一起进行充电。但 是各个蓄电池的容量应当尽可能相同，否则应当以容量最小的蓄电池计算充电电流， 当小蓄电池充足之后，应当及时摘除，再继续给大容量蓄电池充电。 恒流充电法的优点是可以任意选择充电电流，有益于延长蓄电池的使用寿命。缺 点是充电时间长，并且需要经常调整充电电流。 2、恒压充电 恒压充电又叫定电压充电法，在充电过程中，始终保持一个恒定的充电电压，绝 大多数汽车都采用这种充电方法对车载蓄电池进行充电。充电初期，由于蓄电池的端 电压较低，充电器与蓄电池的电压差较大，所以充电电流也大。随着充电的进行，蓄 电池端电压逐渐上升，充电器与蓄电池的电压差也减小，所以充电电流减小。如果充 电器输出电压不足，则充电很短时间就导致充电电流下降为零，过早地结束了充电， 长期如此，势必导致蓄电池长期充电不足，容量下降，寿命缩短。如果充电器输出电 压过高，充电电流将显著增大，即使蓄电池已经充足电，但端电压仍然低于充电器的 输出电压，充电电流仍然纯在，充电始终在进行，势必导致蓄电池过充电，加快电解 液的消耗，使用寿命缩短。 3、三段式充电 三段式充电与二段式充电的不同之处在于其第一个阶段为恒流充电阶段，充电器 先以恒流对蓄电池快速充电，随着蓄电池存储能量的升高，充电电流减小，被充电控 制电路检测后充电器自动转入第二个阶段恒压充电，继续为蓄电池补充能量，电压上 升的幅度较小并且速度放慢，直到电压稳定。当充电电流小于 300ma 的转折电流后自 动转为涓流充电，以补偿蓄电池的自放电电流，并起到保养蓄电池的作用。 聊城大学本科毕业(设计) 4 本设计主要是针对 60v 的充电器，对于三段式充电器的三个主要参数的要求是相 当严格的： 涓流阶段的参考电压值： 涓流阶段的参考电压值一般为 71.0v 左右，不能大于或小于该参考值。该值高容 易导致电池失水，会引起蓄电池发热变形；该值低不仅充电速度慢，而且不利于蓄电 池充足电。因此，这个参数极为重要，只有满足这个参数要求才能延长蓄电池的使用 寿命。 恒压阶段的参考电压值： 恒压阶段的参考电压值为 73.9v 左右，此值高有利于快速充足电，但容易造成蓄 电池失水，充电后期不能使电流降下来，容易导致蓄电池发热变形；此值低则蓄电池 快速充电的时间短，延长了蓄电池充足电的时间，但有利于向涓流阶段转换。因此， 这个也是个重要参数，不能偏离过多。 转换电流： 转换电流的参考值为 500ma 左右。通常该参考值范围是 450550ma,若此值过高， 虽然有利于延长蓄电池的使用寿命，但增加了充电时间，但不能低于 400ma。若此值 低，虽有利于充足电并缩短充电时间，但会导致恒压充电时间过长，容易引起蓄电池 失水，降低蓄电池的使用寿命。当个别蓄电池出现问题，使充电电流不能降为转折电 流时，会损坏同组其他蓄电池。 注意事项： 充电时要注意的事项：一是在通风良好的环境下进行，以免温度过高给充电器和 蓄电池带来危害，影响三段式充电过程；二是充电过程中如果闻到异味或充电器外壳 温度过高，应立即停止充电，对充电器进行检修或更换；三是不要让金属和水等导电 物质进入充电器内部，以免充电器内部的电子元器件被短路损坏。 3 本设计的硬件设计本设计的硬件设计 3.1 使用芯片介绍使用芯片介绍 电动车的充电器随着时代的发展，体积越来越小，重量越来越轻，效率越来越高， 聊城大学本科毕业(设计) 5 安全度也逐步提升的主要原因在于集成芯片的发展和使用。将更多的功能集成于一块 芯片上，这将是未来电子技术发展的必然趋势，我相信随着集成芯片的不断发展，充 电器的发展也会步入一个崭新的时代。 1、uc3842 单管开关电源 uc3842 属于单端输出脉宽控制芯片，它是一种高性能的固定频率电流型控制电路， 广泛应用在隔离式单端开关电源设计以及直流直流电源变换器中。它主要的优点是 外界元件少，结构简单，成本低。它的内部电路包括如下性能：一是可调整的充放电 振荡器，可精确的控制占空比；二是采用电流型控制，并可在 500khz 高频状态下工 作；三是误差放大器具有自动补偿功能；四是带锁定的 pwm 控制电路，可进行逐个脉 冲的电流控制；五是具有内部可调整参考电压，具有欠压保护锁定功能；六是采用图 腾柱输出电路，提供大电流输出，输出电流可达到1a；七是可直接驱动场效应管或 双晶体管。 uc3842 的内部由启动电路，振荡电路，基准电压发生器，pwm 特制电路，驱动电 路等构成。其各引脚功能如下： 1 脚 comp 是内部误差放大器的输出端，通常此脚与 2 脚之间接有反馈网络，以确 定误差放大器的增益和频响。 2 脚 vfb 是反馈电压输入端（内部误差放大器反相输入端） ，此脚与内部误差放大 器同向输入端的基准电压(一般为+2.5v)进行比较，产生控制电压，控制脉冲的宽度。 3 脚 isense 是电流传感端又可定义为充电电流控制端。在外围电路中，在功率开 关管(如 vmos 管)的源极串接一个小阻值的取样电阻，将脉冲变压器的电流转换成电 压，此电压送入 3 脚，控制脉宽。此外，当电源电压异常时，功率开关管的电流增大， 当取样电阻上的电压超过 1v 时，uc3842 就停止输出，有效地保护了功率开关管。 4 脚 rt/ct 是外接振荡器定时端。锯齿波振荡器外接定时电容 c 和定时电阻 r 的 公共端。 5 脚 gnd 是接地。 6 脚 out 是驱动脉冲输出端，此脚为图滕柱式输出，驱动能力是la。这种图腾 柱结构对被驱动的功率管的关断有利，因为当三极管 vtl 截止时，vt2 导通，为功率 管关断时提供了低阻抗的反向抽取电流回路，加速功率管的关断。 聊城大学本科毕业(设计) 6 7 脚 vcc 是电源。当供电电压低于 16v 时，uc3824 不工作，此时耗电在 1ma 以 下。输入电压可以通过一个大阻值电阻从高压降压获得。芯片工作后，输入电压可在 +10+30v 之间波动，低于+10v 停止工作。工作时耗电约为 15ma，此电流可通过反馈 电阻提供。 8 脚 vref 是 5v 基准电压输出，可输出精确的+5v 基准电压，电流可达 50ma。 2、lm358 双运算放大器 lm358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于 电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下， 电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有 可用单电源供电的使用运算放大器的场合。lm358 有以下特性：一是内部频率补偿； 二是直流电压增益高(约 100db)；三是单位增益频带宽(约 1mhz)；四是电源电压范围 宽：单电源(330v)；五是双电源(1.5 一15v)；六是低功耗电流，适合于电池 供电、低输入偏流；七是低输入失调电压和失调电流；八是共模输入电压范围宽，包 括接地；九是差模输入电压范围宽，等于电源电压范围；十是输出电压摆幅大(0 至 vcc-1.5v) 图3.1 uc3842引脚图 图3.2 uc3842内部构成方框图 lm358内部构成方框图 聊城大学本科毕业(设计) 7 3、tl431 集成电路误差放大器 tl431 是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个 电阻就可以任意的设置到从 verf（2.5v）到 36v 范围内的任何值。该器件的典型动态 阻抗为 0.2，在很多应用中用它代替齐纳二极管，例如数字电压表，运放电路，可 调压电源，开关电源等。如图 3.4 是该器件的符号和引脚图，其 3 个引脚分别为：阴 极，阳极和参考端。 tl431 是一种并联稳压集成电路，因其性能好，价格低，因此广泛应用在各种电 源电路中。其主要参数为：最大输入电压为 37v；最大工作电流 150ma；内基准电压 为 2.5v；输出电压范围为 2.530v。 而 tl431 的具体功能可以用图 3.6 示意。由图可以看到 vi 是一个内部的 2.5v 的 基准源，接在运放的反向输入端。由运放的特性可知，只有当 ref 端（同向端）的电 压非常接近 vi（2.5v）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着 ref 端电压的微小变化，通过三极管的电流将从 1 到 100ma 变化。在此次的设计中如 果 tl431 异常时，将不能控制输出电流，从而会产生开关电源输出电压升高的故障； 而如果其产生漏电的时候，会产生开关电源输出电压低的故障，所以其对电路的影响 非常大。 图 3.3 lm358 内部构成方框图 聊城大学本科毕业(设计) 8 4、el817 光电耦合器 光电耦合器由一只发光管和一只光敏管构成，主要应用在组成开关电路，逻辑电 路，隔离耦合电路，高压稳压电路等。当光电耦合器输入端的发光管流过导通电流后 开始发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后， 因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电光电的转换。 光电耦合器包含如下工作特性：共模抑制比很高：在光电耦合器内部，但 由于发光管和受光管之间的耦合电容很小的（2pf 以内）所以共模输入电压通过极间 耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。 输出特性：光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流 if 下，光敏管所加偏 置 电压 vce 与输出电流 ic 之间的关系，当 if=0 时，发光二极管不发光，此时的光 敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。当 if0 时，在一定的 if 作用下， 所对应的 ic 基本上与 vce 无关。ic 与 if 之间的变化成线性关系，用半导体管特性图 示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。 光电耦合器可作为线性耦合器使用：在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信 号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、 图3.4 tl431的封装和电路符号以及引脚图 图3.5 tl431内部电路简图 图3.6 tl431功能模块图 聊城大学本科毕业(设计) 9 减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。光电耦合器也可工作 于开关状态，传输脉冲信号。在传输脉冲信号时，输入信号和输出信号之间存在一定 的延迟时间，不同结构的光电耦合器输入和输出延迟时间相差很大，所以要对每个不 同的光电耦合器区别对待。 3.2 电路总体设计电路总体设计 新型三段式智能充电器的原理框图如图所示： 充电 部分 电源 部分 电池检测 分析部分 综合控制 检测部分 充电参数调整与 动态控制部分 图 3.8 充电器的原理框图 指示 部分 该系统主要由电池检测分析部分、充电部分、充电参数调整与动态控制部分和综 合检测控制部分等组成。 图3.7 光电耦合器电路符号 聊城大学本科毕业(设计) 10 1、电池检测分析部分 电池检测分析部分主要完成两方面的工作。一方面检测预充电电池得出参数，控 制充电部分工作状态。另一方面，工作在低压充电时识别电池的电压大小为充电部分 提供准确参数。 2、充电部分 主 要用于刚开始充电时依据得到的电池检测参数使充电器工作在相应的状态。 充电过程中实时检测电池两端充电参数反馈给充电参数调整与动态控制部分，并依据 充电参数调整与动态控制部分得到的参数对充电状态进行实时调整，使充电器工作在 相应的状态。 3、充电参数调整与动态控制部分 充电参数调整与动态控制部分用来对充电部分得到的参数进行处理，并发出充电 器调整工作状态所需的参数。 4、指示部分 对充电器的各工作状态及电池两端电压进行实时指示。 5、综合检测控制部分 本部分为整个充电器工作的核心，进行参数的综合处理，使各个工作模块的工作 协调统一。 3.3 本设计的硬件工作原理本设计的硬件工作原理 1、电池检测分析部分 原理框图如图： 电池分压 网络 lm358预充电 部分 图 3.9 电池检测部分原理框图 2、充电部分 充电部分由 ka3842p、tl431 和 lm358 构成的开关型充电电路构成，可很好的达 聊城大学本科毕业(设计) 11 到设计目的，充电电流随电池电压的增高而减小，达到一定值时自动停充，有效防止 电池的过充、欠充。主要用于刚开始充电时依据得到的电池检测参数使充电器工作在 相应的状态。充电过程中实时检测电池两端充电参数反馈给充电参数调整与自动控制 部分，并依据充电参数调整与自动控制部分得到的参数对充电状态进行实时调整，使 充电器工作在相应的状态。在不同的时间选择对电池进行不同阶段充电（三阶段充电 法） 。 充电部分由 ka3842p、tl431 和 lm358 构成的开关型充电电路构成，可很好的达 到设计目的，充电电流随电池电压的增高而减小，达到一定值时自动停充，有效防止 电池的过充、欠充。 3、充电参数调整与动态控制部分 本部分的工作主要由 lm358 和 ka3842 完成，lm358 和 ka3842 通过对外围各部分 采集到的数据进行处理，准确的判断当前的工作状态及调整到下一阶段所需的参数。 通过指令控制外围电路实现恒流充、涓流充等工作状态。 原理框图如图所示： lm358 ka3842 外围电路 数据采集 充电部分 指示部分 图 3.10 充电参数调整与动态控制部分原理框图 4、指示部分 用 3 只 led 指示灯对充电器的各种工作状态及电池两端电压进行实时指示。指示 部分分充电器工作状态指示部分和电池实时指示部分。充电器工作状态指示部分实时 聊城大学本科毕业(设计) 12 指示当前充电器工作在何种状态，包括恒流充状态、涓流充状态、充电状态、电池充 满、涓流保持状态等等。电池实时指示部分是通过 3 个 led 指示灯实时指示当前充电 电池的电压及充电电压。使充电器的工作过程更直观人性化。 5、综合检测控制部分 本部分为整个充电器工作的核心，进行参数的综合处理，使各个工作模块的工作 协调统一。综合检测控制部分核心为 ka3842+lm358，这两片芯片价格实惠、性能可靠， 可很好的达到设计目的。 3.4 本设计的硬件主要工作原理图及实现本设计的硬件主要工作原理图及实现 1、控制开关电源部分电路 12 c7 12 c11 12 c13 12 c14 21 r26 21 r33 21 r34 21 r35 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 3842 u1 3842 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 t1 丝丝丝丝丝丝 21 r27 21 r28 21 d8 12 c10 2 1 r29 21 r30 21 r31 21 r32 21 d9 1 c12 21 * 21 d10 21 d11 21 d12 21 d13 d g s ic3 4n60a 12 c9 1 ic2 丝丝 01 丝丝丝 丝丝丝 丝丝丝1 丝丝丝2 前 级 反 馈 电 压 220v 交流电经二极管 d10d11d12d13 整流为脉动直流，再经 c9 滤波形成稳定的 300v 左右的直流电。u1 为 tl3842 脉宽调制集成电路。其 5 脚为电源负极，7 脚为电 源正极，6 脚为脉冲输出直接驱动场效应管 q1（8n60c） ，3 脚为最大电流限制，调整 r34 的阻值可以调整充电器的最大电流。2 脚为电压反馈，可以调节充电器的输出电 压。4 脚外接振荡电阻 r1,和振荡电容 c1。t1 为高频脉冲变压器，其作用有三个。第 一是把高压脉冲将压为低压脉冲。第二是起到隔离高压的作用，以防触电。第三是为 uc3842 提供工作电源。如图 3.11 所示，该开关电源的电压采样电路有两路：一是辅 助绕组的电压经 d9，c12，r31 组成的整流、滤波和稳压后得到 16v 的直流电压给 uc3842 供电。另外，该电压经 r33 分压后得到一采样电压，该路采样电压主要反映了 图 3.11 控制开关电源部分电 路 聊城大学本科毕业(设计) 13 直流母线电压的变化；另一路是光电耦合器。三端可调稳压管 tl431 及其组成的外围 电路组成的电压采样电路，该路电压反映了输出电压的变化；当输出电压升高时，输 入 tl431 的参考电压也升高，稳压管的稳压值升高，前级反馈电压变小，流过光耦中 发光二极管的电流减小，流过光耦中的光电三极管的电流也相应的减小，误差放大器 的输入反馈电压降低，导致 uc3842 脚 6 输出驱动信号的占空比变小，于是输出电压 下降，达到稳压的目的。通电开始时，c9 上有 300v 左右电压。此电压一路经 t1 加载 到 ic3。第二路经 r30 达到 u1 的第 7 脚。强迫 u1 启动。u1 的 6 脚输出方波脉冲， ic3 工作，电流经 r28 到地。同时 t1 副线圈产生感应电压，经 d9,r31 给 u1 提供可靠 电源。 2、指示部分与充电参数调整动态控制部分电路 21 r1 21 d3 21 r5 3 2 1 t3 12 led1 12 led3 12 led2 21 r12 21 r15 21 r16 21 r7 21 r13 21 r14 21 r17 21 r19 21 r22 21 r8 21 d1 sf56 1 c2 21 r36 12 d5 21 r6 1 c3 21 10k 21 r9 21 r10 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 358 358 12 c1 21 r2 21 r3 21 r4 3 2 1 t2 21 r11 21 d6 21 r18 12c5 21 r23 丝丝丝 1 32 t3 tl431 21 d7 21 r24 21 r25 21 r26 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 t1 丝丝丝丝丝丝 1 ic2 丝丝 + - 12 c4 丝丝丝 丝丝丝1 1 c6 如图 3.12 所示：led1 充满指示灯； led2 充电指示灯；led3 电源指示灯。 具体实现原理： t1 输出线圈的电压经 d1,c2 整流滤波得到稳定的电压。此电压 一路经 d1，d3（d1，d3 起到防止电池的电流倒灌给充电器的作用）给电池充电。t1 第 4 脚经高速开关二极管 d6 为 lm358(双运算放大器，1 脚为电源地，8 脚为电源正) 图 3.12 指示部分与充电参数调整动态控制部分电路 聊城大学本科毕业(设计) 14 及其外围电路提供 15v18v 的工作电源还同时为风扇提供电能。d6 为 lm358 提供 基准电压，经 r8,r17 分压达到 lm358 的第二脚和第 5 脚。正常充电时，r17 上端有 0.150.18v 左右电压，此电压加到 lm358 第三脚，从 1 脚送出高电压。1 脚输出的 高压通过 r7 使三极管 t3 导通风扇转动。led2（红灯）正极获得高压导通点亮，此时 显示为恒流充电阶段。1 脚的高电压一路经 r9,强迫 t2（三极管）导通。以 36v 充电 器为例，当电池电压上升到 44.2v 左右时,充电器进入恒压充电阶段，输出电压维持 在 44.2v 左右，充电器进入恒压充电阶段，电流逐渐减小。当充电电流减小到 200ma300ma 时，r36 上端的电压下降，lm358 的 3 脚电压低于 2 脚，1 脚输出低电 压，led2（红灯）熄灭 led1（绿灯）点亮。同时 7 脚输出高电压，t2 关断。另一路 经 d7，r22，r23 到达反馈电路，使电压降低。充电器进入涓流充电阶段。12 小时 后充电结束。led3（红灯）为电源指示灯。 附图： 聊城大学本科毕业(设计) 15 21 r1 21 d3 21 r5 3 2 1 t1 12 led1 12 led3 12 led2 21 r12 21 r15 21 r16 21 r7 21 r13 21 r14 21 r17 21 r19 21 r22 21 r8 21 d1 sf56 1 c2 21 r36 12 d5 21 r6 1 c3 21 10k 21 r9 21 r10 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 358 358 12 c1 21 r2 21 r3 21 r4 3 2 1 t2 21 r11 21 d6 21 r18 12 c5 12 c7 12 c11 12 c13 12 c14 21 r23 丝丝丝 1 32 t3 tl431 21 d7 21 r24 21 r25 21 r26 21 r33 21 r34 21 r35 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 3842 3842 3842 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 gpby 丝丝丝丝丝丝 21 r27 21 r28 21 d8 12 c10 21 r29 21 r30 21 r31 21 r32 21 d9 1 c12 21 * 21 d10 21 d11 21 d12 21 d13 d g s ic3 4n60a 12 c9 1 ic2 丝丝 + - 12 c4 丝丝丝 丝丝丝1 1 c6 01 丝丝丝 丝丝丝 丝丝丝1 丝丝丝2 附图： 图 3.13 充电器总的原理图 聊城大学本科毕业(设计) 16 4 三段式电池充电器设计的优点三段式电池充电器设计的优点 4.1 设计可实现的功能设计可实现的功能 1、市面上较普遍的 60v 电动车充电电池，充满自动断开。低压高压充电自动选 择。 3、科学的充电电量控制技术，确保蓄电池不欠充、不过充； 4、断电记忆自启动、充足自动断电； 5、具有自动检测、延时启动功能； 6、具有开路、过载、短路、过压、超温等故障自动保护并灯光警示； 7、抗干扰能力强，噪声小，电网波动机内自动调整，且能有效抑制浪涌电流； 8、采用恒流恒压分级小恒流的充电方式，可最大限度恢复电池容量在 95 以上，对过放电电池具有自动修复功能，对不良电池具有自动侦测功能。 图 3.14 pcb 电路图 聊城大学本科毕业(设计) 17 4.2 设计的主要技术创新点设计的主要技术创新点 1、结合端电压检测、内阻检测和瞬间充放电检测等多种方法，自动识别充电电 池种类进而可采取不同方式给不同电池充电； 2、依据温度变化率检测法、电压检测法、最高温度检测法、最长充电时间控制 法，研制出一种快速充电终止综合检测模块，确保蓄电池充足电，但不过充、不欠充； 3、针对不同种类的电池，根据其最佳充电曲线对控制器里的程序进行相应的调 整，完成对不同类型的蓄电池充电。 4、采用 pwm 控制脉冲充电技术和三阶段充电法。既解决了快速充电这一问题又 提高蓄电池的充电接受能力 5、对三段中的第二阶段做了很大的科学改变彻底解决了充电器过充的难题（ 失水 硫化 失衡 热失控（充鼓） ） ； 6、开关电源中高频变压器参数的设定，采用开关电源，全过程智能自动监测系 统，提供最佳充电电流，转灯电压的设定，可抑制浪涌电流，有效延长电池使用寿命， 缩短充电时间； 7、采用 lm358 运放及其外围电路搭建比较器电路不断对外界进行检测和控制， 正确提供给充电模块正确的充电参数； 8、把该充电器的四大模块有效结合，可将蓄电池的预充电控制、快速充电控制、 补充充电控制