基于UC3845实现的锂离子动力电池充电单元
应用集成芯片UC3845构成高频开关电源
第15卷 第2期上 海 工 程 技 术 大 学 学 报V ol.15N o.22001年6月 JOURNA L OF SH ANG H AI UNI VERSITY OF E NGI NEERI NG SCIE NCE Jun.2001收稿日期:2000-09-21应用集成芯片UC3845构成高频开关电源林蔚天 焦 斌(上海电机技术高等专科学校 上海 200240)摘 要 叙述单端反激式原理、电流控制型电路优点、UC3845芯片特点,提出了一个实用的高频开关电源。
关键词 开关电源 单端反激式 电流控制型中图分类号 T N 710.2文献标识码 A 近年来,电子电源技术不断向高频化、线路简单化和控制电路集成化方向发展。
80年代兴起的高频开关电源是电源技术领域的新课题。
特别是M OS 功率场效应晶体管及双极型晶体管的出现,使得电源的开关频率提高到100～700kH z 。
本文中提出的采用UC3845的开关电源,频率可达200kH z ,效率大为提高,而体积和重量大为减少。
1 单端反激式变换器图1 单端反激式变换器电路单端晶体管直流变换器具有线路简单的特点,它只用一只晶体管、一个变压器以及电容、二极管组成。
单端反激式变换器电路如图1所示。
当VT 1基极输入一脉冲信号驱动而导通时,输入电压V i 便加到变压器FT 的初级绕组N 1上,由于变压器对应端的极性,次级绕组N 2为下正上负,二级管VD 1截止,次级绕组N 2中没有电流流过。
当VT 1截止时,N 2绕组电压极性变为上正下负,二级管VD 1导通,此时VT 1导通期间储存在变压器中的能量便能过二级管VD 1向负载释放。
在工作过程中变压器起了储能用的电感作用。
2 电流控制型原理 早期开关电源的控制电路多采用电压控制方式,如SG 3525,T L494等。
电压控制型电路工作原理如图2所示,同相端接给定V g ,反相端反馈电压V f ,放大器输出误差电压V e 。
基于UC3845的横机专用输出大功率开关电源
基于UC3845的横机专用4路输出大功率开关电源目录一横机专用开关电源背景二横机专用开关电源系统级分析2.1技术指标2.2拓扑结构2.21反激式开关电源2.22正激式开关电源2.3工作模式2.31DCM模式2.32CCM模式2.4系统框架三横机专用开关电源电路级设计3.1主回路3.11输入保护电路3.12降功耗的EMI滤波电路3.13整流电路3.14输出电路3.2 13V辅助输出电路3.21高频变压器3.22钳位电路3.23反馈电路3.24控制电路3.25输出电路3.3 24V输出电路3.31高频变压器3.32钳位电路3.33反馈电路3.34控制电路3.35输出电路3.4 12V输出电路3.41高频变压器3.42钳位电路3.43反馈电路3.44控制电路3.45输出电路3.5 5V输出电路3.51高频变压器3.52钳位电路3.53反馈电路3.54控制电路3.55输出电路四实验附录A电路原理图附录B PCB和实物一、横机电源背景21 世纪是建设可持续发展的社会，提倡的是节约资源，提高能效，环境友好。
由于开关电源在体积、重量、功能和能耗等方面有显著优势，而且稳定性很高，因此它正广泛应用于通信、航天、家电等领域。
随着技术的发展，高功率密度、高变换效率、高可靠性、低污染己成为开关电源的发展方向。
本设计开关电源是为满足针织横机的供电需要，基于当前流行的单片集成开关电源芯片UC3845设计的一款四路集成电源。
该电源可靠性高、功率密度大、抗干扰能力、输出电压稳定，高效率、体积小等特点。
为用户节约了安装空间，方便了用户的安装使用，提高了人工的安装效率。
二、横机专用开关电源系统级分析2.1 技术指标四路集成电源技术指标序号技术参数备注1 电源输入：AC220V单相输入A 误差范围175V ~ 275VB 电源频率50Hz±10%2 电源输出：V1：5V6A、V2：12V5A、V3：24V14.6A、V4：24V14.6A。
基于UC3845芯片的开关稳压电源设计方案
基于UC3845芯片的开关稳压电源设计方案本文介绍了一种基于UC3845芯片的开关稳压电源设计方案。
该开关电源通过单片机控制数／模电路进行输出电压调节，采用合理有效的滤波和稳压元件配合UC3845芯片工作。
该电源产品的DC—DC 转换效率高达91％，输出纹波电压小于0．45V。
在该设计中，修改并确认了UC3845芯片的振荡频率系数的计算方法，提出了改善输出信号波形的具体有效措施。
其低成本、高效高质的电路设计以及产品的调试方法具有一定的推广价值。
开关电源具有功耗小，效率高，稳压范围宽，体积小等优点，在通信设备、家用电器、仪器仪表等电子电路中应用广泛。
本文设计的开关电源要求只有一组输出电压，输出电压调节范围在25～36V之间，输出电压纹波不超过0．8V，输出最大功率不低于70W。
在开关电源的各种典型结构中，反激式开关电源硬件电路简单，输出电压既可高于输入电压，又可低于输入电压，非常适合用于输出功率在200W以下的开关电路。
因此设计方案采用了非隔离式反激变换器构成开关电路，选用电流模式控制芯片UC3845为功率开关管提供驱动电流，实现宽幅稳压和高效转换的功能。
1非隔离反激式变换器电路原理反激式变换器有两种不同形式，非隔离反激式变换器(见图1)和隔离反激式变换器(见图2)。
非隔离反激式变换器只有一个输出电压，适合于只有一组输出且不用隔离的电源，变换器只需要处理一个绕组电感。
隔离反激式变换器可以在变压器次级有多个绕组，方便地输出多组与输入电压隔离的输出电压，并且可以通过调节变压器的变比得到大小不同的输出电压。
但与非隔离反激式变换器相比，多个绕组的变压器磁芯元件将是电源设计中的一大关键。
对于非隔离反激式变换器，输出电压和输入电压没有隔离，输出电压不低于输入电压。
在一个开关周期内，开关导通时，电压加在电感上，电流以某斜率上升，并储存能量在电感中；当开关关断的时候，电感电流经过二极管放电。
2 UC3845工作原理介绍UC3845是安森美半导体公司的高性能固定频率电流模式控制器。
基于UC3843控制的充电器电路设计
本科毕业设计(论文) 中文题目：基于UC3843控制的充电器电路设计英文题目：THE CHARGER CIRCUIT DESIGN BASED ON UC3843 CONTROL院系：专业：姓名：学号：指导教师：完成时间：摘要最近几年，随着电子产品的大量推入市场，可充电电池的性能在某些方面有所提高。
只有正确的维护好电池的特性，才能充分发挥充电电池的优势。
而且能为充电电池充电的电源有许多种。
本课题是设计基于UC3843构成的80W充电器，主要由开关电源电路、EMI 抑制电路、反激式直流转换电路、输出整流滤波与隔离电路和电池电压状态显示电路等组成，能达到的技术性能如下：输入电压为90~264V，输出电压为44V/1.82A，具有恒压恒流特性，同时具有体积小、转换效率高等优点。
关键词:充电器单片机开关电源ABSTRACTIn recent years, along with the large electronic products into the market, the rechargeable battery performance in some areas of improvement.Only the correct maintenance of the characteristics of the battery, in order to give full play to the advantages of charging battery.But also for charging a rechargeable battery power source has many kinds.This topic is based on UC3843 80W charger, mainly by Switch power supply circuit,the EMI suppression circuit, flyback DC conversion circuit, an output rectifier filter and isolation circuit and battery voltage state display circuit, can meet the technical performance are as follows: the input voltage 90~264V, output voltage 44V/1.82A, with constant voltage and current characteristics, at the same time has small volume, high conversion efficiency.KEYWORDS: Charger Single-chip Switch power supply目录1 绪论 (5)1.1 课题背景及意义 (5)1.1.1 充电器概念和国内发展现状 (5)1.1.2 充电器的特点 (5)1.1.3 充电器模式选择 (6)1.2 充电器的发展趋势 (6)1.3 课题研究的目的和意义 (7)1.3.1 课题研究的目的 (7)1.3.2课题研究的意义 (8)2 充电器的概述 (9)2.1 充电电池的特性 (9)2.2 开关电源 (10)3 充电器的总体设计 (12)3.1 充电器实现的功能及技术指标 (12)3.2 充电器控制电路设计 (12)3.3 硬件电路的设计 (13)3.3.1 电源电路 (13)3.3.2 输出电压电流检测控制电路 (22)3.3.3 输出整流滤波与隔离电路的设计 (28)3.3.4 电池电压状态显示电路 (32)3.3.5 总体电路的设计及工作原理 (33)4 总结 (35)5 技术经济分析报告 (36)致谢 (38)参考文献 (39)1 绪论1.1 课题背景及意义1.1.1 充电器概念和国内发展现状充电器通常指的是一种将交流电转换为低压直流电的设备。
基于UC3843的锂离子电池组均衡电路设计
般 串联 充 电方 式 。则 有 可 能 降低 锂 离 子 电池 组
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的寿命ｆ ｌ １ 。均 衡 的 目的 就 是 在 保 证 电池 组 寿 命 的 前 提 下使 整 个 电池 组存 储 最 多 的 电 能 。锂 离 子 电 池 的 荷 电 状 态 与 锂 离 子 电池 的 端 电 压 成 单 调 关 系， 可 通 过 端 电压 来 反 映 锂 离 子 电池 的荷 电状 态 。 通 过 限制 锂 离 子 电池 的 端 电压 范 围 ．保 证 锂 离 子 电池 组 的寿 命 。 通 常认 为单 体 电池 端 电压 为 ４ ． ２ Ｖ， 充 电 电流 为 电池 容 量 的 １ ／ １ ０时 ， 电 池 充满 ［ ２ ］ 。
第４ ８卷 第 １ 期
２ ０１ ４ 年 １月
电力 电子 技 术
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ
Ｖｏ １ ． ４ ８，Ｎ ｏ ． １
Ｊ ａ ｎ ｕ ａ ｒ ｙ ２ ０１ ４
基于 Ｕ Ｃ ３ ８ ４ ３的锂离子 电池组均衡 电路设计
陈 晓 飞 ，邹 俊 ，沈 军 ，张 力
１ 引 言
目前 。 串联 电池 间 的 充 放 电平 衡 问题 是 限 制 锂 离 子 电池 组 批 量 使 用 的 一 个 重 要 原 因 。 若 按 照
一
控 制 器 构 成 。均 衡 电路 由主 动 均 衡 和 被 动均 衡 结
ｇ 一 一 ］ 一 ＿
附 龃 ｌ 一 昌
Ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ： Ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ｌ ａ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ （ Ｎ ｏ ． ６ １ ０ ７ ６ ０ ３ ０ ）
基于UC3845双管正激开关电源研究设计
基于UC3845双管正激开关电源研究设计
本文为大家带来基于UC3845双管正激开关电源研究设计。
工作原理
双管正激拓扑变换器下图所示，T1为高频变压器，在电路中起到功率转换和电气隔离的作用。
图中所示Lm为变压器励磁电感，Lr为变压器漏磁，其中Lr相对于m而言比较小。
高频变压器将变换器分为两部分：初级侧和次级侧，两者之间电气隔离，通过变压器进行能量传递。
在初级侧，Vin表示直流输入电压;开关管Q1和Q2分别串接在初级侧的顶端和底端，它们同时导通或关断，其中G和C2表示功率开关管的寄生参数一结电容;D.和D2为续流箱位-极管，在开关管关断时用于提供磁复位回路。
在次级侧，Dg为整流-二极管，需要具有正向压降小、快恢复的特性;D4为续流二极管，用于开关管关断时给储能电感提供放电回路;Lf为输出滤波电感，Cf为输出滤波电容，它们组成LC滤波电路;RL为负载。
双管正激拓扑变换器
输出滤波电路设计。
基于UC3844控制的双管正激式变换器在电动自行车充电器中的应用
越普及，其动力部分市场上大多采用阀控式全密封免维护铅 酸蓄电池。该蓄电池在正常充电时，比较好的充电方式是恒压
和死区阶段。在能量转移阶段，原边的两个 Ｍ Ｏ ＳＦＥＴ 管 Ｑ １、Ｑ ２ 都导通，能量从输入端向输出端转移；在变压器磁复位阶段，原
限流充电，即充电电源的电压在整个充电过程中是恒定的，同 时对初充电流加以限制。
Ｕ Ｃ ３８４４ 具有电压环和电流环双闭环控制性能，其内部 这样可以提高系统的动态响应，同时采用了光耦隔离技术，使
方框图如图 ２ 所示。其引脚共有 ８ 个，第 ２ 脚是电压反馈端， 整个反馈系统更加安全可靠。内环依然通过 Ｕ Ｃ ３８４４ 的电流
将取样电压加至 Ｅ ／Ａ 误差放大器的反相输入端，与同相放大 测量脚和内部电流测定比较器构成电流环。考虑到过流对系
关键词 Ｕ Ｃ ３８４４ 双管正激式开关电源 充电器
Ａｐｐｌｉｃａ ｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｄｕａ ｌ－ ｔｒａ ｎｓ ｉｓ ｔｏｒ Ｆｏｒｗａ ｒｄ Ｓ ｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｐ ｏｗｅ ｒ Ｓ ｕｐｐｌｙ ｉｎ Ｅｌｅ ｃｔｒｉｃ Ｂｉｃｙｃｌｅ Ｃｈａ ｒｇｅ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ＵＣ３８４４ Ｂ ｙ ＬｉＲ ａｎ，Ｍ ａｏ Ｍ ｅｉｑｉｎ，Ｓ ｕ Ｊｉａｎｈｕｉａｎｄ Ｚｈａｎｇ Ｇ ｕｏｒｏｎｇ
图 ３ ＴＬ４３１ 内部等效电路
图 ４ 可调电压源外部接线
基于上面的分析，本文采用了电压环和电流环双环控制
控制电路主要由电流型脉宽调制控制器 Ｕ Ｃ ３８４４ 和可调 的思想，控制电路如图 ５ 所示。其中利用 ＴＬ４３１ 稳压的性能代
基准电压源 ＴＬ４３１ 组成。
替 Ｕ Ｃ ３８４４ 中的 Ｅ ／Ａ 误差放大器的功能，实现电压闭环控制，
时间
表 １ 蓄电池充电过程 充电电压
基于UC3845的反激式12V、5V开关电源
基于UC3845的反激式12V、5V开关电源基于UC3843的反激式开关电源摘要:本电源采用反激式拓补结构，PWM控制器采用专用芯片UC3843。
输入为24V，输出为5V、12V，输出功率为16W。
通过电压反馈回路和误差补偿回路的调节，实现对开关管导通比的控制，从而输出稳定的直流电压。
一、系统的结构框图交流220V~24V LC整流、滤波启动电路UC3843脉宽调制器控制开关管导通比电回压路反馈反激式拓补结构 12V、5V直流输出图一:电源的系统结构框图二、系统各部分的介绍1. 反激式拓补结构图二是反激式拓补结构的原理图，所谓反激式拓补结构就是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时，变压器的次级线圈没有负载提供功率输出，仅在变压器的初级线圈的激励电压被关断后才向负载提供功率输出。
在图二中我们可以看出，在控制开关接通期间，输入电源对变压器的初级线圈加电，初级线圈绕组有电流流过，在初级线圈两端产生自感电动势的同时，在变压器次级线圈绕组也产生感应电动势，但由于整流二极管的作用没有产生回路电流，相当于变压器次级线圈开路，变压器次级线圈相当于一个电感。
当控制开关由接通转为关断时，变压器次级线圈不再产生感应电动势，次级线圈存储的能量经过由二极管形成的回路而释放，即向负载提供输出功率。
反激式拓补结构的电路简单，比正激式开关电源少用一个大储能滤波电感，以及一个续流二极管，因此反激式开关电源的体积要比正激式开关电源小，成本也较低，这使得反激式变压器开关电源在家电中得到广泛应用。
图二:反激式拓补结构原理图2. UC3843脉宽调制器UC3843是高性能固定频率电流模式控制器专为离线和直流至直流变换器应用而设计，为设计人员提供只需最少外部原件就能获得成本效益高的解决方案。
图三为本电源的原理图。
电源的前级部分由220V交流经过变压器变为24V，然后整流。
滤波采用LC滤波，由四个470UF和电感组成，这种滤波方式可使输出到负载上的交流电压成分进一步降低，LC复合滤波在高频场合得到广泛应用。
3845反激式开关电源设计
基于U C3845的反激式开关电源设计时间：2011-10-2821:40:13来源：作者：引言反激式开关电源以其结构简单、元器件少等优点在自动控制及智能仪表的电源中得到广泛的应用。
开关电源的调节部分通常采用脉宽调制（PWM）技术，即在主变换器周期不变的情况下，根据输入电压或负载的变化来调节功率MOSFET管导通的占空比，从而使输出电压稳定。
脉宽调制的方法很多，本文中所介绍的是一种高性能的固定频率电流型脉宽集成控制芯片。
该芯片是专为离线的直流至直流变换器应用而设计的。
其主要特点是具有内部振荡器、高精度误差比较器、逐周电流取样比较、启动电流小、大电流图腾柱输出等，是驱动MOSFET的理想器件。
1UC3845简介UC3845芯片为SO8或SO14管脚塑料表贴元件。
专为低压应用设计。
其欠压锁定门限为8.5v（通），7.6V（断）；电流模式工作达500千赫输出开关频率；在反激式应用中最大占空比为0.5;输出静区时间从50%~70%可调；自动前馈补偿；锁存脉宽调制，用于逐周期限流；内部微调的参考源；带欠压锁定；大电流图腾柱输出；输入欠压锁定，带滞后；启动及工作电流低。
芯片管脚图及管脚功能如图1所示。
图1UC3845芯片管脚图1脚：输出/补偿，内部误差放大器的输出端。
通常此脚与脚2之间接有反馈网络，以确定误差放大器的增益和频响。
2脚：电压反馈输入端。
此脚与内部误差放大器同向输入端的基准电压（2.5V）进行比较，调整脉宽。
3脚：电流取样输入端。
4脚：RT/CT振荡器的外接电容C和电阻R的公共端。
通过一个电阻接Vref通过一个电阻接地。
5脚：接地。
6脚：图腾柱式PWM输出，驱动能力为土1A.7脚：正电源脚。
8脚：Vref，5V基准电压，输出电流可达50mA.2设计方法如图2为基于UC3845反激式开关电源的电路图，虚线框内为UC3845内部简化方框图。
1）启动电压和电容的选择交流电源115VAC经整流、滤波后为一个纹波非常小的直流高压Udc,该电压根据交流电源范围往往可得到一个最大Udcmax，一和最小电压Udcmin。
uc3845中文资料
UC3845中文资料1. 引言UC3845是一种用于开关模式电源控制器的整合电路芯片，由UC公司设计和生产。
该芯片具有高效率、稳定性和可靠性的特点，在各种应用中广泛使用。
本文将介绍UC3845的主要特性、工作原理、应用领域和使用注意事项。
2. 主要特性•高精度的内部参考电压•输入电压范围广泛•可调节的频率和占空比•内置保护功能，如过温保护和过流保护•低功耗，适用于节能应用3. 工作原理UC3845是一种基于PWM控制的电源控制器，主要用于开关模式电源的稳压控制。
其工作原理如下：1.输入电压经过整流和滤波后，提供给电源控制器。
2.内部参考电压和外部电阻分压网络确定了反馈电压的参考值。
3.参考电压与反馈电压进行比较，得到误差信号。
4.误差信号通过比较器和控制电路进行处理和放大。
5.处理后的信号通过PWM控制器生成的控制信号，控制开关管的开关状态。
6.开关周期和占空比由频率和反馈电压决定，从而实现稳定的输出电压。
4. 应用领域UC3845在各种开关模式电源中被广泛应用，其主要应用领域包括但不限于：•电力电子设备，如电源适配器和变频器•工业自动化系统•LED照明系统•太阳能和风能系统•电动车充电器•充电宝和移动电源5. 使用注意事项在使用UC3845时，需要注意以下几点：•严格按照数据手册提供的电路设计要求进行设计。
•输入电压要与芯片的额定工作电压匹配。
•注意周围环境的散热和温度控制，以保证芯片的正常工作。
•如有需要，可以添加适当的输入和输出滤波电路，以减小干扰和波动。
•注意选择合适的电感和电容并进行正确的布局，以确保稳定的输出电压。
6. 结论本文介绍了UC3845中文资料的主要内容，包括主要特性、工作原理、应用领域和使用注意事项。
通过学习和理解UC3845的工作原理和应用，我们可以更好地设计和应用开关模式电源，提高电源的效率和稳定性。
注：本文所提到的UC3845中文资料仅为引导用户了解该芯片的基本信息，具体详细信息和规格书请参考UC公司的官方资料和数据手册。
基于UC3845的单端反激LED电源设计
基于UC3845的单端反激LED电源设计摘要：针对用市电驱动大功率LED需要解决降压，恒流，转换效率，工作时间，成本，电磁干扰和功率因素等问题。
设计了一种采用单端反激变换器为主要拓扑结构的LED驱动电源，主控制器采用UC3845，内部具有完备的输入过电压保护和欠电压锁定保护功能。
采用TL431稳压二极管设计稳压限流电路实现稳压限流的目标，该驱动电源可实现输入与输出电气隔离，输出稳定、转换效率高、损失小。
测试结果表明，采用该驱动电源可驱动大功率LED具有良好的工作性能。
关键词：单端反激变换；UC3845；光耦；反馈The Design of Single-Ended Flyback LED Power Supply Based on UC3845Abstract: For high-power LED driver with mains need to be solved step-down, constant current, conversion efficiency, time, cost, and power factor electromagnetic interference and other issues. Designed a single-ended flyback converter topology for the main LED driver power supply, main controller UC3845, the interior has a complete input over-voltage protection and under-voltage lockout protection. TL431 regulator using zener diode current limiting circuit design goals regulator limiting the drivepower can achieve electrical isolation of input and output, output stability, high efficiency, small losses. The test results show that the high-power LED driver power supply can drive with good performance.Keywords: single-ended flyback transform; UC3845; optocoupler; feedback0引言随着科技的发展，电源在电子设备中扮演着越来越重要的角色，它是实现电能变换和功率传递的主要设备，现代电子设备离不开可靠的直流电源，并且对其要求也越来越高[1，2]。
基于UC3845的单端反激AC-DC充电器的研究
通 缱 电潦 技 】 ． ：
２ ０ １ ５年 １ 月２ ５日第 ３ ２卷 第 １ 期
Ｔｅ ｌ ｅ ｃ ｏ ｍ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｊ ａ ｎ ．２ ５，２ ０ １ ５，Ｖｏ １ ．３ ２ Ｎｏ ． １
文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ３ ６ ６ ４ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ — ０ ０ ０ ４ — ０ ３
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基 于 ＵＣ ３ ８ ４ ５的 单 端 反 激 ＡＣ — ＤＣ 充 电器 的 研 究
一款基于UC3845 的电动车用DC-DC 转换器的研究
Science and Technology & Innovation ┃科技与创新·7·文章编号：2095－6835（2016）19－0007－02一款基于UC3845的电动车用DC-DC 转换器的研究＊王云财，李 岚（江南大学物联网工程学院，江苏 无锡 214122）摘 要：详细介绍了一款电流型控制芯片UC3845。
由该芯片构成的电动车用DC-DC 直流转换器与一般的电压型控制芯片构成的直流转换器相比，具有结构简单、电压调整率好、频率特性好的特点，同时具有过流限制、过压保护和欠压锁定等功能。
对目前市场上常用的电动车用直流转换器的原理进行了详细的分析，并对不同负载下的输出波形和MOSFET 的栅极信号进行了相关测试，结果表明该转换器能够很好地实现降压功能，具有一定的实用参考价值。
关键词：电动车；控制芯片；转换器；电池组中图分类号：TM571 文献标识码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2016.19.007改革开放以来，我国发生了巨大变化，其中，变化最大的就是人们的出行方式。
从最初挤满大街小巷的自行车发展到汽车，然而，汽车的发展带来了许多问题。
首先是石油危机，石油作为不可再生能源，最终会被用尽；其次是污染问题，据估计，目前大气中60%的污染物来自于汽车的尾气。
此外，大量的汽车行驶在马路上容易造成交通拥堵，引发交通事故。
而电动自行车以其价格低廉、无污染等优点，已经成为人们出行必不可少的交通工具。
电动自行车的电气部分主要由两部分组成，一是控制器部分，二是直流变换器部分。
控制器部分的主要功能是将直流电通过逆变器转化为交流电，以供电机使用；直流变换器部分主要是降压电路，将电池组电压降为12 V ，以供照明、喇叭等电路使用。
本文所涉及的DC-DC 转换器即为该部分。
1 电流型控制芯片UC3845电流型控制芯片UC3845由于其对输入电压的响应速度快、对输出负载响应及时、稳定性好的特点，目前已经大量应用在单端反激式开关电源中。
真空断路器直流操作电源电池充电单元设计
真空断路器直流操作电源电池充电单元设计姜志海【摘要】电池充电单元是真空断路器操作电源中的核心部件,事关整个电源系统的性能优劣.该设计提出了一种新型的电池充电单元,其功率转换环节采用反激式变换电路,可有效提高功率密度、减少系统体积和成本;控制环节基于U C3844型专用芯片,实现峰值电流控制模式,可有效提高系统运行性能.设计了专门功能电路,可实现电池充电三段模式转换功能和电池保护报警功能.实验室测试结果表明,所设计的电池充电单元输出电压精度较高,具有良好的静态和动态特性.【期刊名称】《山东理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(031)003【总页数】5页(P55-59)【关键词】直流操作电源;充电;反激式变换;峰值电流控制【作者】姜志海【作者单位】山东理工大学电气与电子工程学院 ,山东淄博255049【正文语种】中文【中图分类】TM921.0电力真空断路器直流操作电源在35kV及以下小型开关站、开闭所、柱上开关、环网柜、箱式变电站和用户终端等配电自动化终端设备中应用广泛.新型的电力直流操作电源除要求具有稳定的直流电压输出、完备的通讯及报警等功能外，还要求装置具有较高的功率密度，以减少装置体积与重量，使其可嵌入安装在开关设备柜体面板上或者柜体内部，实现分布式供电；同时尽可能减少电容、电感等储能元件参数，以降低装置制作成本.完整的直流操作电源系统包括蓄电池组、充电单元、输出调节单元以及监控管理单元等几部分组成[1-2].如图1所示.蓄电池充电单元需要根据蓄电池组的荷电状态，把220V交流市电转换成三种不同的电流或电压，给电池提供电量，其输出特性将直接影响蓄电池组的工作性能和循环寿命，并且在很大程度上决定了系统的体积、重量和成本，因此成为真空断路器直流操作电源设计的关键.为保证充电单元有良好的输出特性、较高的功率密度和较低的制作成本，设计基于反激式变换电路和峰值电流控制策略，并辅以三段充电模式转换电路和保护报警电路.基本的反激式变换电路如图2所示.基本的反激式变换电路组成较为简单，分别由一可控半导体开关S、不可控开关管D、滤波电容C以及反激式变压器构成.开关S一般由功率MOSFET实现；开关D 一般为快恢复或超快恢复二极管；最为重要的元件是反激式变压器，其具有变压、隔离和储能三重功能，本质上把变压器与电感合为一体，是功率变换环节设计的关键部件[2].1.1 反激式变换电路的基本电压关系在可控开关关断期间，如果变压器副边电流一直大于零，变换电路工作于电流连续模式(CCM)；如果变压器副边电流持续一段时间为零，变换电路工作于电流断续模式(DCM).根据变压器安匝值不能突变的原则，在CCM下，经推导可得输出与输入电压关系为其中U0和U1分别为输出与输入电压，N1和N2分别为变压器副边和原边匝数，D为可控开关管占空比.在DCM下，经推导可得输出与输入电压关系为其中，TS为可控开关管的开关周期，I0为等效负载电流.由此可以看出，在DCM 下，输出电压除与占空比有关外，还与负载电流直接相关.由式(1)和式(2)可以看出，无论是哪种工作模式，通过调节占空比D都可以控制输出电压.1.2 反激式变换电路的控制策略为满足电池组的充电需要，首先保证变换电路在不同充电模式下均可以准确的动态调节输出电压，故需要一电压闭环.其次为提高系统控制的动态特性且能自动限流，设置一峰值电流比较环节.控制策略总体为电压电流双层控制，外层为输出电压闭环，内层为峰值电流比较部分，即峰值电流控制模式，上述控制结构如图3所示. 峰值电流控制模式有模拟和数字两种实现方式，对于反激式变换电路的控制，市场有价格低廉但性能优良的电源专用控制芯片，可实现峰值电流控制模式.本文选择UC3844型专用集成芯片来实现上述控制策略.2.1 充电单元设计要求电池充电单元的输入电源为220V交流市电，交流电整流后得到直流电压，经反激式变换电路调节，作为电池组的充电电源.根据真空断路器直流操作电源的工作需要，拟设计的电池充电单元主要技术要求或参数为：1)三段式充电模式.充电过程第一阶段为恒流充电(设为8A)，当充电电压达到平均充电压后自动转到充电过程第二阶段，恒压充电(设为28V)，当充电电流小于浮充设定值后自动转为第三阶段的浮充模式充电(设为27V)[3].2)电池保护及报警功能：(1)低压报警功能：当交流失电，电池电压低于23V时，“电池低压”指示灯亮，蜂鸣器响声报警.(2)电池欠压保护：当电池电压低于21V 时，应能自动断开电池与主电路的连接，使电池处于断开状态，避免电池小电流深度放电损坏.(3)电池过压保护：当电池充电电压高于29V时，需要自动断开电池与主电路的连接，使电池处于断开状态，避免电池过度充电损坏.2.2 反激式变换电路的计算反激式变换电路是整个电池充电单元的核心部分，其中反激式变压器又是功率电路中的设计关键[4-5].按照充电单元设计的技术要求，反激式变换电路运行过程中最大电流为8A，最大电压为28V，因此最大充电功率为PL=28×8=224W，考虑到自馈绕组需输出一定功率，反激式变压器功率设定为Po=230W.2.2.1 变压器原边与输出边匝比确定直流操作电源充电单元的输入为220V单相交流市电，经整流后得到直流电压供给反激式变换电路.考虑到市电电压波动，设交流输入最大至250V，则整流后得到反激式电路的最高直流输入电压为考虑功率管的电压裕量，MOSFET额定电压一般选600V.为保证MOSFET的安全性，在其关断期间，可通过阻容电路或齐纳二极管吸收尖峰电压，使其漏极电压不超过额定值.在本设计中留有50V裕量，设定漏极电压不超过550V.如果把MOSFET关断时变压器的原边电压记作Vo1，则有ViMAX+Vo1=350+Vo1≤550V，由此得Vo1=200V.由变压器电压变比与匝比关系可得变压器匝比.2.2.2 占空比确定设反激式变换电路整体转换效率η=0.75，则输入功率≈307W.反激式电路平均直流输入电压取Vi=(1.3～1.4)×220≈300V.易得平均输入电流A.MOSFET关断器件副边电流折算到原边值为A.在电路稳态下，存在关系，可得占空比.2.2.3 峰值开关电流计算为确定功率MOSFET，需计算峰值开关电流.副边电流斜波中心值A.原边电流斜波中心值A.根据原边电流斜坡中心值和峰值开关电流的关系，可得峰值开关电流为A.其中参数r为电流纹波率，为稳态开关周期中电感电流增量和平均值的比值，即，本文中设定其值为0.5.根据此值，考虑2～3倍电流裕量，取额定电流为10A的MOSFET，本设计中选用了IR公司IRFPC60型MOSFET，其额定电压/电流为600V/10A.2.2.4 反激式变压器一次电感值确定根据反激式变换电路功率，开关频率fs确定为64kHZ，则在一个MOSFET导通期间，变压器的伏秒增量数为根据电感的伏安关系，可求得变压器一次电感应为2.2.5 反激式变压器磁芯选择设计中拟选用铁氧体磁芯，首先根据经验公式大致确定磁芯体积：，其中开关频率fs单位为kHz.带入相应参数值，可得Ve≈54cm3.经查铁氧体磁芯参数表，选取EE80型铁氧体磁芯，其实际体积Ve=Ae×le=3.81×18.3≈70cm3，略大于计算值，可满足要求.2.2.6 反激式变压器匝数计算原边匝数可据公式(3)计算.其中ΔB为铁氧体磁密变化值，一般取0.3T，代入其他各参数值后，可得反激式变压器原边匝数N1≈49，变压器输出边匝数可根据变压器变比计算.另外，变压器原边的电感值可通过调整磁芯气隙设定.2.3 基于UC3844的PWM控制电路的设计采用新型脉宽调制集成电路UC3844作为PWM控制芯片，它具有功能全，工作频率高，引脚少外围元件简单等特点，电压调整率可达0.01%V，非常接近线性稳压电源的调整率.工作频率最高可达500kHz，启动电流低至1mA，启动电路十分简单.配合芯片外围电路，可以实现前文所述的峰值电流控制策略[4-6].根据UC3844应用的典型电路及反激式变压器的计算参数，可设计出基于UC3844的PWM控制电路.图4为由UC3844 构成的单端反激开关电源电路.在图4中，JP6是220V交流市电输入接口，市电经安规电容C31、共模电感L1滤除电磁干扰，再经整流桥整流、滤波电容C32 滤波后，一路接变压器原边绕组，一路接电阻R7，R8 ，降压后加到UC3844 的供电端，为UC3844 提供启动电压.⑥脚输出的方波驱动信号经限流电阻R5驱动MOSFEF 功率管，变压器原边绕组的能量传递到副边绕组，经整流滤波后输出直流电压供负载使用.R1为开关管开关过程中积累的电荷提供释放回路，保护开关管.开关管旁边的RCD缓冲电路是为了防止MOSFET功率管在关断过程中承受大反压.过载和短路保护：电阻RS1用于电流检测，经R3、C3 滤滤后送入UC3844形成电流反馈环.当流过开关管的电流过大，UC3844采样电压高于1V 时振荡器停振，保护功率管不至于过流而损坏.2.4 电池三段式充电转换电路系统所用蓄电池为24Ah铅酸蓄电池，额定电压24V.电池的充电采用恒流，恒压和浮充的三段式充电模式，三个充电阶段的切换通过硬件电路配合单片机来实现，图5为电池充电模式转换电路.恒流充电阶段的电流设定为8A即C/3，电流经阻值为0.06欧姆电阻采样由U3B构成的电流采样电路，U3B输出与电压UC3844的电压反馈电路共同决定了降压电路输出电压的大小.当电流超过8A时，Q3的电压大于Q4，降压电路输出电压受Q4的输出决定，输出电压小于Q3决定的27V，电流被限制在8A.当充电电流小于8A时，Q4不起作用，输出输出电压由Q3决定.单片机检测充电电流，当充电电流大于1A时，将JP5.3置为高电平，Q7导通，充电电压限制在28V，进入恒压充电模式，当充电电流小于1A时，将JP5.3置为低电平，Q7关断，充电电压限制在27V，进入浮充模式.根据上述设计过程，制作了真空断路器直流操作电源电池充电单元的实验样机.其中图6为用于驱动MOSFET的PWM脉冲波形，图7为反激式变压器副边电压波形，图8为MOSFET工作电流波形，图9为反激式电路(充电单元)输出电压波形. 实验结果表明，基于反激式变换电路的电池充电单元输出电压精度较高，纹波率低，且有良好的动态特性，能满足直流操作电源的运行需要.为满足新型真空断路器直流操作电源对蓄电池充电单元的要求，设计了基于峰值电流模式控制的反激式变流电路用于蓄电池组的三段模式充电.实验室测试结果表明，设计的蓄电池充电单元有较好的静、动态特性，能满足真空断路器直流操作电源运行需求，具有较好的实用价值.【相关文献】[1]王锡凡,邵成成,王秀丽,等.电动汽车充电负荷与调度控制策略综述[J].中国电机工程学报,2013,33(1):1-10.[2]陈贤明,吕宏水,刘国华.单相整流/逆变H桥剖析及仿真研究[J].电气传动自动化,2012,34(5):1-7.[3] 孙向东,杨惠,李佳,等.用于电动汽车充电的单相PWM整流器调制方式研究[J].电气传动,2016,46(3):34-38.[4]张兴,章崇巍.PWM整流及其控制[M].北京:机械工业出版社,2012.[5]熊文,杨川,王正旭.新能源汽车快速充电系统的设计[J].重庆理工大学学报(自然科学版),2014，28(2):97-101.[6]WANG R,WANG F,BOROYEVICH D,et al.High Power Density Single-phase PWM Rectifier with Active Ripple Energy Storage[J].IEEE Trans Electron.2011,26(5):1430-1433.。
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基于UC3845实现的锂离子动力电池充电单元
锂离子动力电池是20世纪开发成功的新型高能电池。
锂离子动力电池在移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等、部分代替了传统电池。
大容量锂离子电池已在电动汽车中试用，将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，已经在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。
电池的充电电源是电动汽车不可缺少的子系统之一，车载式充电电源能够充分发挥锂离子动力电池可随时补充能量的突出优点、克服电动汽车续驶里程短的缺点。
本文对车载式锂离子动力电池充电电源进行介绍，重点研究充电单元控制电路的实现。
充电电源的总体结构
为了满足电动汽车动力性的要求，电动汽车要求多个锂离子动力电池单体串联工作。
在充电过程中，既要防止电池单体能量不均和过充的问题，又要满足车载式充电电源在比功率、可靠性等方面的严格要求，综合以上两个方面考虑，本文提出了一种多组式串联的电路总体结构方案，其结构如图1所示。
为了满足充电电源在可靠性方面的性能要求，充电单元的主电路采用电路结构简单、工作可靠性高的单端正激式主拓扑结构。