关于蓄电池充电器中的恒流源电路设计

河　北　工　业　科　技
第17卷　第4期　第23页H EBE I JOU RNAL O F I NDU STR I AL V o l.17　N o.4　P.23总第62期 2000年SC IEN CE&T ECHNOLO GY Sum62 2000
文章编号:100821534(2000)0420023203
关于蓄电池充电器中的恒流源电路设计
尉广军,朱宇虹,姚志敏
(军械工程学院导弹工程系,河北石家庄　050003)
摘　要:论述了应用于蓄电池充电器中的线性恒流源、开关恒流源和集成恒流源电路的设计,并分析了它们的结构和特点。

关键词:恒流源;线性恒流源;开关恒流源
中图分类号:TM91012 文献标识码:A
恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源,应用范围非常广泛,并且在许多情况下是必不可少的。

例如在用通常的充电器对蓄电池充电时,随着蓄电池端电压的逐渐升高,充电电流会相应减少,为了保证恒流充电,必须随时提高充电器的输出电压。

若采用恒流源充电,就可以不必调整其输出电压,从而使劳动强度降低,生产效率得到提高。

在蓄电池充电器中,恒流源电路的设计方法有多种,最简单的恒流电路是FET或恒流二极管,但其电流值有限且稳定度也较差,本文根据笔者多年来的科研体会分别论述了线性恒流源、开关恒流源和集成稳压器恒流源电路的结构原理及特点。

1　采用集成运放构成的线性恒流源
111　电路构成
如图1所示,两个运放(1片324)构成比较放大环节,B G1、B G2三极管构成调整环节,R L 为负载电阻,R S为取样电阻,R W为电路提供基准电压,U in为输入电压。

收稿日期:1999209206;修回日期:1999212222
责任编辑:陈书欣
作者简介:尉广军(1965年生),男,河北省赵县人,讲师。

图1　线性恒流源电路原理图
112　工作原理
由于三极管B G1,B G2工作于线性放大状态,因此该电路为线性恒流源。

如果由于电源波动使U in降低,从而使负载电流减少时,则取样电压U S必然减少,从而使取样电压与基准电压的差值U S-U ref必然减少,由于U1A为反相放大器,因此其输出电压:
U b=
R5
R4
×U d必然升高,从而通过调整环节使U S升高恢复到原来的稳定值,保证了U S的电压稳定,从而使电流恒定。

当U in升高时,原理与前类同,电路通过闭环反馈系统使U S下降到原来的稳定值,从而使电流恒定。

调整R W,则改变U ref,可使电流值在0～4A之间连续可调。

I L =R 2×U ref
(
R 2+R 3)×R S。

113　设计要点
1)B G 1为功率三极管,为了防止该管子过
热,设计时采用功率为150W 的2SA 1302。

2)电阻R L 为大功率负载分压电阻,实际功率应为理论值的2倍。

3)运算放大器U 1B 为同相放大器,放大倍数为1+
R 2
R 3。

2　采用开关电流的开关恒流源
211　电路构成
如图2所示,B G 1为开关管,B G 2为驱动管,R L 为负载电阻,R S 为取样电阻,SG 3524为脉宽调制控制器,L 1,C 6,C 7,C 8为储能原件,R W 1提供基准电压U ref ,U in 为输入电压,U 0为负载电阻R L 上的输出电压。

图2　开关恒流源电原理图
212　工作原理
由于调整环节B G 1工作于开关状态,因此该电路为开关恒流源。

当电源电压降低或负载电阻R L 降低时,则取样电阻R S 上的电压也将减少,则SG 3524的12,13管脚输出方波的占空比增大,从而使B G 1导通时间变长,使电压U 0回升到原来的稳
定值,B G 1关断后,储能元件L 1,C 6,C 7,C 8保证负载上的电压不变,当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起U 0增大时,原理与前类同,电路通过闭环反馈系统使U 0下降到原来的稳定值,从而达到稳定负载电流I L 的目的。

213　设计要点
减少开关器件的导通损耗和开关损耗是提高电路效率的关键,为此,器件选择饱和压降小、频率特性好的开关三极管和肖特基续流二极管,在电路原理上,通过在扼流圈L 1的磁芯上再绕一个附加线圈,利用电磁反馈降低了开关三极管的饱和压降,并采用合理的结构设计,使电路的分布参数得到了有效的控制。

3　采用集成稳压器的恒流源
311　电路构成
如图3所示,M C 7805为三端固定式集成
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稳压器,R L 为负载电阻,R W 为可调电阻器。

图3　集成稳压器恒流源
312　工作原理
固定式集成稳压器工作在悬浮状态,在输出端2和公共端3之间接入一电位器R W ,而形成一固定恒流源,调节R W 的大小,可以改变电流的大小,其输出电流为
I L =
U out
R W
+I q ,I q :M C 7805的静态电流,<10mA U out :M C 7805的输出电压
当R W 较小即输出电流较大时,可以忽略
I q 。

当负载电阻R L 变化时,M C 7805用改变自
身压差来维持通过负载的电流不变。

自身压差来维持通过负载的电流不变。

313　设计要点
1)采样电位器R W 的确定。

R W 的值可由R W =
U out
I L
确定,因U out =5V ;I L =0.5
～2A ,因此确定的取值范围为215～108。

2)确定输出电压和负载变化范围。

根据设计要求,本例的输出电压U 0=10
V ,由于恒流源的输出电流可调范围为015
～2A 因此相应的负载变化范围5
～208。

4　结束语
以上几种恒流源结构简单、可靠性高、调整
方便,并且都已在蓄电池充电器中得到了应用,其中线性恒流源适用于蓄电池的恒流放电,开关恒流源和集成稳压器构成的恒流源适用于蓄电池的恒流充电。

T he C ircu it D esign of CCS in the Charger of Sto rage Battery
W E I Guang 2jun ,ZHU Yu 2hong ,YAO Zh i 2m in
(T actics M issile D epartm ent ,O rdanance Engneering Institute ,H ebei Sh ijiazhuang 050003,Ch ina )
Abstract :In th is paper ,the autho rs m ainly discuss the circuit design fo r L inear CCS (constent current source ),
Sw itch CCS and Compo sitive CCS app lyed in the charger of sto rage battery .T heir structure and characteristics are also analyzed in detail
.Key words :CCS ;L inear CCS ;Sw itch CCS
〔科技服务〕
新型垂直筛板甲醇溶剂回收塔
本课题于2000年5月通过,由河北省科委组织的技术鉴定。

回收塔与泡罩塔、浮阀塔相比具有传质效率高、处理能力大、抗堵塞能力强、阻力小、结构简单、投资少等优点,经石家庄化工厂使用表明,该回收塔代替原泡罩塔,处理能力提高0182112倍,设备造价减少50255%,且降低蒸汽消耗,节约运行费用,操作稳定,调节方便,便于检修,其推广应用前景广阔,具有明显的经济效益和社会效益。

经同行专家鉴定,该项目技术水平达到国内领先水平。

(本刊通讯员)
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2　第4期 尉广军等　关于蓄电池充电器中的恒流源电路设计。