PWM恒流充电系统的设计

!"! 斩 波 及 驱 动 设 计 直 流 ,* + ,* 斩 波 电 路 采 用 &-34 降 压 变 换 器 的 形 式， 如 图 ! 所 示 。 电 感 $ ! 之 前 为 &-34 变 换 器 ， &-34 变
换 器 有 电 感 电 流 连 (! 电 流 波 形
图 4 ! + ,- . #"" / 0 . " 6 * 1 ! + 12 . )*" / 时
() 及 (! 电 流 波 形
!"$ 单 片 机 控 制 将单片机的数 4";)<3=; 单 片 机 外 接 : > 1 转 换 器 ，
字 电 流 给 定 信 号 转 换 成 模 拟 信 号 。也 可 以 利 用 单 片 机 的 高 速 输 出 部 件 ?-@ 或 脉 冲 宽 度 调 制 器 输 出 %&’ 信 号 ，
供 给 +12 的 最 大 充 电 电 压 为 !3#N"64.!)"/ 。 !3!/ ， 参考文献
蔡宣三6 开关电源的原理与设计6 北京： 电子工 ) 张占松， 业出版社， )<<< 张承慧6 现代逆变技术及应用6 北京： 科学出版 ! 李爱文， 社， !"""
%&’ 信 号 经 平 滑 滤 波 后 变 为 模 拟 信 号 。
针 对 蓄 电 池 的 分 级 定 流 充 电 方 式 ， 利 用 4";)<3=; 单片机进行监督控制，实时改变充电电流大小。
# 汪 建 6 ’;-9<3 系 列 单 片 机 原 理 及 应 用 技 术 6 武 汉 O 华 中
理 工 大 学 出 版 社 P )<<< （ 收稿日期： !"")9)"9)" ）
图 ( 系统结构
根据恒流充电的要求， 将电池的充电电流作为反馈 信 号 实 施 闭 环 控 制 。 给 定 充 电 电 流 "/ 与 实 际 充 电 电 流 经 0$, 调 节 器 调 节 后 送 012 反馈信号 " 比较得误差 #， 控 制 器 产 生 012 控 制 信 号 ， 再 经 隔 离 驱 动 控 制 功 率 开 关 管 $%&’ 的 开 关 与 导 通 ， 进 行 ,* + ,* 降 压 斩 波 ， 实时 改变充电电压的大小， 从而实现恒流充电的功能。
图 # ’>0 !?" 驱 动 电 路
《 电子技术应用》!""! 年第 # 期
C#
自动化与仪器仪表
伏的驱动电压； 当 07+2 关断时 ， 7、 8 之 间 产 生 9*/ 的 偏 压 。7、 8 两 端 %&’ 波 形 如 图 $ 所 示 。
图 * ! + ,- . #"" / 0 . # 1 ! + 12 . )34 / 时 图 3 ! + ,- . !#" / 0 . # 1 ! + 12 . )34 / 时
() 及 (! 电 流 波 形
图 $ 带 负 偏 压 的 %&’ 波 形
() 及 (! 电 流 波 形
!"# 脉 宽 调 制
脉宽调制（ 控 制 器 选 用 #*!* 芯 片 。 %&’ ） 该芯片内部有一振荡器产生三角波信号， 误差 信 号 " #$% &$ 经 %0: 调 节 器 后 送 内 部 误 差 放 大 器 ， 再 与 三 角 波 进 行 比 较 产 生 %&’ 波 形 。 同 可将过流、 过压、 时， #*!* 还 有 闭 锁 控 制 引 脚 ， 短 路 等 检 测 信 号 送 至 此 引 脚 以 封 锁 %&’ 输 出， 实施保护功能。通过调节片内振荡器外接 电 容 、 电 阻 的 大 小 可 以 改 变 %&’ 的 周 期 及 死 图 5 ! + ,- . #"" / 0 . ! 1 ! + 12 . )*4 / 时 区。
通 过 X- 9 !#! > $4* 接 口 控 制 ， 可 在 %1( 视 频 图 像 信 号 上 任 本 系 统 有 %;0 卡 式 和 外 置 式 两 大 类 多 种 产 品 提 供 。
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故障时， 采取相应的动作， 如切断市电输入及电池输入。
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# 试验结果及结论
图 *、 图 3、 图 5、 图 4 为几种情况下的试验结果。试 验 中 的 +,- 及 +12 电 压 值 为 万 用 表 读 数 ， $ 值为蓄电池 串接安培表读出的充电电流值，也等于充电电流给定 值。而各图中的波形从存储示波器获取， 横坐标上面波 形为电流霍尔采样的 ’! 电流，横坐标下面波形为电流 霍尔采样的 ’) 电流（ 为便于与 ’) 电流对比， 取反相） 。 由试验结果得出， 在 " C#1 充 电 电 流 给 定 下 ， 取得了良 好的实际充电电流， 实现了对蓄电池的分级定流及涓流 当 充电； +DEF 变 换 器 后 接 电 感 ’ ! 有 利 于 电 流 的 平 滑 ；
图 ! $%&’ 斩 波 电 路
! 系统结构及设计
系 统 结 构 如 图 ( 所 示 。 交 流 市 电 经 )* + ,* 整 流 得 到 直 流 电 压 ! &-. ， ! &-. 经 $%&’ ,* + ,* 斩 波 后 供 给 电 池 作为充电电压。
可 使 &-34 变 换 器 电 感 电 流 为 连 续 选取电感 $( 的大小， 状态。而连续状态下的电感电流为锯齿波， 为了更好地 平滑电流， 在变换器后再接一平波电感 $!。 反馈控制系统的一个重要设计准则就是保证跟踪 因而时滞大， 所 的快速性。由于 $( 及滤波电容都较大， 以在此不用与电池（ 相 串 的 $! 电 流 作 为 反 馈 ， 而 &)’ ） 以 $( 的电流为反馈。
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4";)<3=; 单 片 机 内 部 有 4 路 )! 位 的 1 > : 转 换 。 选 一 路 1 > : 口对电池电压进行检测， 当电池达到一定值后， 转 入 定 时 小 电 流 浮 充 。采 用 4";)<3=; 单 片 机 的 高 速 输 入 口 A?-0B 对 保 护 信 号 检 测 ， 当出现过流、 过压、 短路等
半透明黑纱背景技术 容量： )! 行 N !$ 列 内 置 7+ !#)! 字 库 可选 $ 种大小字号 可反白、 闪烁显示 蓝色背景显示功能
%@- > 12’ 机 信 息 叠 加
门禁系统信息叠加 电视人机对话实现
其它视频叠加类产品
多路任意汉字时间日期叠加器 Y 单路、 Y 循环播放广告电视字幕机 Y 单双坐标轴叠加测量系统
$%&’ 为 全 控 型 晶 体 管 ， 通 过 控 制 其 栅 极 % 端 高 低 电平可控制其导通与关断。 设 $%&’ 开 , 为续流二极管。 开 通 时 间 为 % 567 关 断 时 间 为 % 588 ， 占空比 关 周 期 为 %， 为 &， 则有关系式9 % 56: % 588; % ’ 3;< % 56 + % = ! &-. & ; % 56 + % 开关周期固定， 通过控制占空比 & 可实现对 ’( 的控制。 $%&’ 的 驱 动 采 用 ’>0!?" 芯 片 。’>0!?" 内 部 有 光 耦 隔 离 。 为 了 实 现 $%&’ 的 快 速 关 断 ， 在使其关断时， 需为 %、 @ 端 提 供 一 负 偏 压 。’>0!?" 的 驱 动 电 路 如 图 # 所 示 ， 稳 压 管 A 为 :? 伏 ， 采 用 :!"B 电 源 供 电 。由 于 稳 压 管 A 及 电 容 )! 的 储 能 作 用 ， 当 $%&’ 导 通 时 ， %、 @ 之间产 生 :(?
+,- 电 压 在 一 定 范 围 变 化 时 ， 由 于 功 率 管 占 空 比 的 调
节， 能保持充电电流的恒定。 本恒流充电系统可对多节蓄电池进行串联恒流充 电。 设电网电压为 !!"/ ， 波动为 L)*M ， (GHI."6! ， (GJK."64 ， 则 整 流 可 得 +,- 的 电 压 为 ! +,-GHI .!!" N5*M N)6$ .
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《 电子技术应用》!""! 年第 # 期
自动化与仪器仪表
!"# 恒流充电系统的设计
武汉华中科技大学控制科学与工程系（ C#""DC ） 柯 锋 周 永 鹏 黄 锦 恩 万 淑 芸