开关型铅酸蓄电池智能充电器方案
智能型铅酸电池充电器设计与实现
目前矿用永磁操动机构馈电开关智能控制器采用铅酸蓄电池作为备用电源。
传统的铅酸蓄电池充电方法有恒流限压充电和恒压限流充电，但充电效果都不是很理想，一方面这些方法充电时间过长，温升过快。
另一方面，充电过程中存在过充和欠充现象[1].专家研究表明：铅酸蓄电池充电过程对其寿命影响最大，过充电、充电不足以及温升都是引起电池故障的主要原因[2,3].基于以上原因，系统根据蓄电池的充电特性，采用基于sugeno 推理的模糊PID 控制算法，设计了以atmega16 单片机为核心的智能充电器，它能够实时采集电池充电过程中的电流、电压、温度等模拟量，使充电始终在最佳状态下进行，实现了高效、快速、无损的充电过程。
1 系统总体结构设计系统选取ATMEL 公司生产的 atmega16 单片机作为核心控制芯片。
总体结构包括：电源模块、充电主电路模块、模拟量检测模块、显示及报警模块和IGBT 驱动模块。
系统总体结构如图1 所示。
图1 系统总体结构图在充电过程中，单片机实时采集电池充电过程中的电流、电压和温度等模拟量，通过其内部的A/D 转换器将上述模拟量转化为数字量，并判断电池是否出现过压、过流和过温等故障。
若出现故障，单片机立即关断IGBT,并发出声光报警。
若检测正常，则采用基于sugeno 推理的模糊PID 控制算法产生相应占空比的PWM 脉冲来控制IGBT 开关，通过BUCK 电路对电池进行充电。
2 系统硬件电路设计2.1 充电主电路设计充电主电路其实是一个BUCK 变换器，BUCK 电路属于降压斩波电路。
充电主电路如图3 所示。
IGBT、二极管、电感L1 和电容C10 构成BUCK 电路，220V市电经变压器降压，通过整流桥整流和EMI 平滑滤波后，作为直流充电电源。
在工作过程中，PWM 控制信号的高电平脉冲出现，使IGBT 导通，电感L1 的电流不断增大，并对电容C10 储能，同时对电池充电。
此时，续流二极管因反向偏置而截止。
铅酸电池智能充电器设计
铅酸电池智能充电器设计摘要铅酸蓄电池在直接供电和备用供电等场合获得了比较广泛的应用。
为了更加有效合理的对铅酸蓄电池充电的作用，所以在给蓄电池充电的过程中，应合适的给电池充电，从而减少充电时对电池的损害。
达到保护电池，维持电池的使用寿命。
由于蓄电池在充电时的温度是变化的，所以在设计充电器时应把温度考虑到充电的因素当中。
对充电过程的进一步精确控制。
本文中铅酸蓄电池充电器主要用到的芯片UC3909，介绍了UC3909控制智能充电器的工作原理，分析了电池充电时的各种状态，具体解决方案，做到对电池的伤害最小，并设计了应用于铅酸电池硬件控制电路，监控电路的设计方案，对UC3909，HT46R23等芯片做了简单介绍，并且还对蓄电池充电器系统硬件电路的设计做了较为明确的说明和具体的软件编程。
另外，本文还对电池的充电电压和电池温度的监控流程进行了初步设想，从而实现充电器的智能化。
对蓄电池在充电时起到了一定的保护作用，基本上解决了充电时的电能浪费和能源浪费的问题。
为今后的减排节能起到了一定作用。
关键词：UC3909；HT46R23；铅酸蓄电池；智能充电；控制Intelligent lead-acid battery charger designABSTRACTLead-acid battery in direct power supply and backup power supply has been widely used. In order to more effective and reasonable, the function of lead-acid battery charging so on battery charging process, should be suitable for the battery, and thus to minimize damage to the battery when charging. To protect the battery, to maintain the service life of batteries. Due to the temperature of the battery when charging is changing, so in the design of the charger should be the temperature when considering the factors of charging. Further precise control of the charging process. The chip UC3909 lead-acid battery charger is mainly used in this paper, introduces the working principle of intelligent charger UC3909, analyzes several kinds of battery charging status, the specific solutions, to achieve the minimum damage to the battery, and designs the hardware control circuit used in lead-acid battery, the control circuit design, to UC3909 HT46R23 chip made simple introduction, but also on the battery charger system clear instructions to the hardware circuit design and software programming in detail. In addition, this article also for charging voltage of the battery and battery temperature monitoring process has carried on the preliminary conception, so as to realize the intelligent of the charger. For the protection of the battery when charging have played a role, basically solved the charging electric energy waste and energy waste problem. Play a certain role for the future of the emissions reduction and energy saving.Key words:UC3909; HT46R23; Lead-acid batteries; Intelligent Charger; Monitoring目次摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2智能铅酸电池的发展 (1)1.3常见充电方法概述 (2)1.4课题的目的和意义 (2)1.5课题的组织安排 (2)2 系统的总体方案及芯片简介 (4)2.1系统的总体方案 (4)2.2系统软件实现方案 (4)2.3充电电路硬件设计方案 (4)2.3.1基于UC3909及外围元件充电电路设计方案 (4)2.3.2基于充电电压的监控电路设计方案 (5)2.3.3基于电池温度监控设计方案 (5)2.3.4基于充电器电源电路设计方案 (5)2.3.5基于恒定+5V电源电路设计方案 (6)2.4 UC3909简介 (6)2.4.1概述 (6)2.4.2引脚排列与功能说明 (7)2.5 HT46R23芯片简介 (8)2.5.1概述 (8)2.5.2引脚排列与功能说明 (8)2.5.3内部框图 (10)2.6 MC34063芯片简介 (11)2.6.1概述 (11)2.6.2引脚排列与说明 (11)2.7 DS18B20芯片简介 (11)2.7.1概述 (11)2.7.2引脚排列与功能 (12)2.7.3内部框图和主要特性 (12)2.8液晶显示模块简介 (13)2.8.1管脚介绍及主要技术参数 (13)2.8.2相关指令 (14)3 铅酸蓄电池智能充电系统硬件电路设计 (15)3.1铅酸蓄电池充电问题分析 (15)3.2铅酸蓄电池智能充电器的结构及充电方法 (16)3.2.1充电电路的电路结构 (16)3.2.2充电电路的电路充电方法 (16)3.3铅酸蓄电池智能充电器电路设计 (17)3.3.1电铅酸蓄电池充电电路实现功能 (17)3.3.2输入电源电路 (18)3.3.3MC34063降压变换电路 (19)3.3.4UC3909及外围元件组成的充电电路 (19)3.3.5电池的充电电压的监控电路 (22)3.3.6蓄电池充充电温度监控电路 (23)3.3.7恒定+5V电源电路 (24)3.3.8继电保护电路 (24)4 铅酸电池充电系统软件设计 (26)4.1系统软件设计注意事项 (26)4.2铅酸电池充电系统软件设计 (26)4.3系统各子部分软件设计 (27)4.3.1A/D转换子程序采样部分 (27)4.3.2液晶显示部分 (27)4.3.3温度传感器部分 (28)设计总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)1 绪论1.1 引言近些年来，铅酸蓄电池凭借着性能稳定、寿命长、低成本、还有可逆性等特点，使得铅酸蓄电池成为一种新型的能源。
智能化铅酸蓄电池充电电路设计
频调速稍低， 价格也低于变频调速（ 串级调速大于 １ ０ Ｋ ０ 元／Ｗ， ０
斩波式内反馈调速小于１ （ Ｋ ） ０〕 ｗｏ ０元／ 随着新的控制理论（ 如失量变换控制） 和计算机技术的运 用， 更高性能、 更适合调速控制的新型电动机和调速系统必将不 断涌现出来。新世纪的电动机调速技术将向着高效率、 高性能、 高精度、 响应快、 智能化、 绿色化的方向发展。为我国经济发展 做出更大贡献。
（ 上接第３６ ９ 页） 从表２ １ 我们可以看出变频调速、 一 串级调速、 双馈调速、 斩 波式内反馈调速方法都是高效率、 节能型调速方法。其它各种 调速方法也都有自己的特点。变频调速适用范围广泛， 在多台 电动机同频拖动， 或者调速范围大的低速大容量拖动系统中发 挥着不可替代的作用。其调速范围广（ ０ ０ ， １ ％一 ％）调速精度高 ０ （ ０５ ）节电效果好（ ｔ ．％ ， 多数为 ２％一 ０ ， ５ ５％）性能是其它各种 交流调速技术所不能比拟的。但变频器的价格较高（ 一般为 １ ０ １ （ ｋ 大容量、 ０ 一 ３〕 Ｗ， ０ ０ 元／ 高精度调速还要高些） 。 变极调速用于小容量、 非平滑调速场合， 需要增加的投资少 （ 平均５ 元／ ， ０ ｋ 节电３％． Ｗ） ０ 电磁转差离合器调速适用于要求有一定调速范围， 又经常 用于高速的场合。容量在 ０５ － ｋ ． ６０Ｗ范围内， ５ ３ 它的初始投资 不高（ 普通笼型电动机约高２０ ｋ ｏ 比 ２ 元／ Ｗ） 定子调压调速适用于小容量的短时与重复短时作深调速运
作者简介
车存仁， 高 男． 级工程师，９」 １１ ７ 年毕业于拈京工业学院。主 要从事电力电子装！设计。
．４ ７ · ７
社 ， ７． １９ ９
［ｌ 王克成． ４ 秦晓平， 感应电动机的双馈调速和串级调速． 北京： 机械工业出版社， ９． １０ ９ ［］ 近代交流调速． ５ 将纯厚． 北京： 冶金工业出版杜． ８． １５ ９
BAC2405 开关型蓄电池充电器 用户手册说明书
BAC2405开关型蓄电池充电器用户手册目次前言 (3)1概述 (4)2性能特点 (4)3充电原理 (4)4参数规格 (5)5效率曲线 (5)6设置 (6)6.1电压调节 (6)6.2电流调节 (6)7操作说明 (6)7.1BAC2405面板图说明 (6)7.2BAC2405常见故障处理 (6)8外形及安装尺寸 (7)前言是众智的中文商标是众智的英文商标SmartGen ―Smart的意思是灵巧的、智能的、聪明的，Gen是generator（发电机组）的缩写，两个单词合起来的意思是让发电机组变得更加智能、更加人性化、更好的为人类服务！不经过本公司的允许，本文档的任何部分不能被复制（包括图片及图标）。
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2017-11-09 1.1 增加故障说明，更新安装尺寸图，修改效率参数为最大效率。
2022-06-15 1.2 更新说明书格式，更新公司Logo。
1概述BAC2405蓄电池充电器采用最新开关电源器件，专门针对发动机起动用的铅酸蓄电池的充电特性而设计，适合铅酸电池的长期补充充电(浮充)。
此款充电器适用于24V的蓄电池组性能特点。
2性能特点——采用开关电源式结构，输入交流电压范围宽，体积小，重量轻，效率高。
——采用二阶段充电法(即先恒流后恒压方式)自动充电，充分按照蓄电池充电特性进行充电，可防止铅酸蓄电池过充，能最大程度提高电池寿命。
——具有短路及接反保护功能。
——充电电压、电流值均可在现场通过电位器调节。
——适用于24V蓄电池组充电，额定充电电流为5A。
开关型免维护铅酸蓄电池智能充电器
第 ２ 卷 第 ６期 ５ ２０ ０７年 ｌ ２月
轻 Ｉ 祝 械
Ｌｉ ｈｔ ｎ ｕ ｔｙ Ｍ ａ ｈ ｎｅｙ ｇ Ｉ ｄ ｓｒ ｃｉ ｒ
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ６ Ｉ ２ ．
Ｄｅ ． ０ ７ ｃ ２ ０
［ 自控 ・ 检测］
开 关 型免维护铅酸 蓄 电池智 能充 电器
且 变化 规律 与铅 酸 蓄 电池 的温 度 特 性 一 致 ， 电器 可 保 证 电 池在 很 宽 的 温 度范 围 内 精确 充 电 ， 长 电 池 的 使 用 寿 命 ； 充 延 采 用 ＵＣ ８ ３ ｗＭ 控 制 电路 进 行 脉 冲充 电， 以消 除 充 电 过 程 中的 极 化 现 象 ． 高充 电效 率 。 ３２Ｐ 可 提
电压偏差 ５ 则使 用寿命 缩短 １ ２ 研究发 现 ， 充 电过 ／。 在
程 中蓄 电池会 产 生各 种极 化 电压 ， 蓄 电池端 电压 升 使 高 ， 时 由于 内部极 化 电阻 随着 充 电 时间 的增 加 而增 同 大， 反过 来 阻碍 蓄 电池 的继 续 充 电 ， 因此 ， 由极 化 电 阻 产生极 化 电压是影 响充 电效率 的重 要原 因［ ］ 采 用开 ２。 关充 电方式 可 以有 效 的消 除极 化现 象 ， 高充 电效 率 。 提
化 规律 与铅酸 蓄 电池 的温 度特性 一致 。同时芯 片只需 １ ７ｍＡ 的输 入 电流 就 可 工 作 ， 样 可 以尽 量 减 小 芯 ． 这 片 的功耗 ， 实现对 环境温 度 的准确 检测 。 Ｏ ＯＣ温 在 ～７
蓄 电池 的 电压与环 境温 度有关 。 温度每 升高 １℃ ，
与 电流 。电压 和电流 检测 比较器检 测蓄 电池 的充 电状 态 ， 控制状 态逻辑 电路的输 入信号 。 并 当 电池 电压 或 电流 过低 时 ， 电起 动 比较 器控 制 充
48V铅酸储电池充电器设计方案
48V 铅酸储电池充电器设计方案第一章 总体设计方案1 系统设计根据课题的要求，系统采用开关电源，通过脉冲电流的方式来实现充电的目的。
由市电送来的220V 交流电经变压器降压、桥式整流、可控硅调频后送给蓄电池进行充电。
2 方案策略用单结晶体管触发电路实现触发信号频率的调制方案。
蓄电池充电时，先通过变压器将220V 市电降压为56V 交流电，然后通过桥式整流得到全波直流电、最后通过可控硅调频后的脉冲电流为蓄电池供电。
脉冲电流的频率主要取决于单节晶体管触发电路发出的触发信号的频率，通过调节RC 电路的R 值，使电容器的充电时间发生改变，单节晶体管的关断时间发生改变，从而改变了输出触发信号的占空比，这个触发信号送给可控硅，从而便调节可控硅在一个周期内关断和导通的时间，从而实现控制可控硅输出脉冲电流大小。
这种方法技术简单、成熟、有多年的实用经验、所需的元器件少、成本低，安全可靠，适应市电输入范围宽都是其主要的优点。
如下图1.1方框图图1.1 总体方框图第二章 蓄电池的选择蓄电池是电瓶式扫地车上主要能源装置，其作用包括:向驱动系统、滚扫系统和仪表供电。
1 蓄电池的种类、特点蓄电池的种类一般可分为铅酸电池、铅酸免维护电池及镍镉电池等，它们各自的特点如下:铅酸电池:也称为汽车用电池(需加水维护)，充放电时会产生氢气，安置地点必须设置在通风处以免造成危险;电解液呈酸性，会腐蚀金属;价格低廉。
铅酸免维护电池:密封式充电不会产生任何有害气体，摆设容易，不需考虑安置地点通风问题，免保养，免维护;放电率高，特性稳定，价格较高。
镍镉电池:用于特殊场合及特殊设备上，水为介质，充放电不会产生.有害气体;失水率低，但需要固定时间加水及保养;放电特性最佳;可放置于任何恶劣环境。
2 蓄电池的选择电机是电瓶式扫地车主要消耗源，其次是继电器和仪表车，根据驱动组和电器控制组提供的资料，电机总功率为1600W ，额定电压为48V;继电器和仪表总功率为5W,额定电压为48V 。
【精品】铅酸蓄电池充电模式和参数设置
铅酸蓄电池充电模式和参数设置摘要：分析了铅酸蓄电池用三段式充电模式及其充电器忽略了电池的负温度特性的缺陷,从充电器充电的波形和频率出发，提出应采用兼有常规性充电功能和修补性充电功能的多功能充电器，并给出了常规性充电阶段和补充性充电阶段的技术参数.电动车(以下简称“EB”）产业的兴起，对充电器提出了高要求.目前EB所配置的充电器，多属于传统的三段式充电器，三段式充电器的充电模式是将充电过程分为恒流、恒压、浮充三个充电阶段，以我国EB采用较多的36V12Ah铅酸蓄电池组为例，第一阶段以1。
8A的恒定电流将电池充到约44.4V;第二阶段将充电电流减小至约0。
3A，再次将电池电压充到44。
4V；第三阶段将电压降至约41.4V,电流减至约50MA对电池进行浮充。
从几年来的使用情况看，三段式充电器暴露了一些问题。
以下仍以36V12Ah 铅酸蓄电池组为例,谈谈三段式充电器的缺陷和解决方案。
1、三段式充电器忽略了电池的负温度特性三段式充电器充电参数的设定除受所配电池单体极板面积大小、电极特性、电解液密度等因素影响外，还受蓄电池的环境温度的影响.虽然一直以来，人们都明白电化学的温度效应是不能回避的，但却在充电器问题上忽略了。
原因可以有很多,但特别应在此指出的是：过去人们对蓄电池容量、寿命与温度之间关系的感触和认识从来没有象今天这样直接和具体,须知，这是千万个EB用户参与了“实验"的结果。
在我国几乎所有的地区,使用无温度补偿的充电器，都会对电池造成损害。
夏季过充，冬季欠充,过充和欠充容易造成电池失水和硫酸盐化，电池失水后，硫酸浓度提高,加剧了板极腐蚀，就更容易产生硫酸盐化，硫酸盐化的电池表现为更容易失水。
这是一种连锁反应。
铅酸电池硫酸盐化是影响EB续驶里程和电池寿命的重要因素。
无温度补尝的充电器究竟对电池的损害有多大，目前还缺少实验数据，对蓄电池进行定量分析要比定性分析复杂困难得多，但以下的数据可以参考：EB标准规定，铅酸蓄电池的循环次数不得不少于350次，但实际上有相当多的电池使用时间不到8个月，即循还次数不足240次。
铅酸蓄电池智能充电系统的设计
本文主要介绍了一种铅酸蓄电池智能充电系统的设计过程，包括对蓄电池充电方法的研究和充电系统的设计。
在通过对蓄电池充电原理和充电方法研究的基础上，提出采用恒压限流充电和脉冲充电相结合的充电方法。
这种充电方法可以始终地使充电电流在总体上逼近蓄电池的可接受充电电流曲线，并且在整个充电期间内适时地采取了去除蓄电池极化的措施。
理论研究和实验数据表明，这种充电模式可以大大缩短充电时间，提高充电效率。
在本充电系统的设计过程当中，采用了高频开关电源，主回路由三相整流电路、改进型全桥移相控制的零电压PWM变换电路和能量回馈电路组成，控制回路由SOC196KB单片机最小系统、模拟量检测电路、键盘和显示电路、执行电路组成。
功率开关管选用IGBT，驱动芯片选用EXB841，移相控制芯片选用UC3879。
通过采集蓄电池的端电压、充电电流等参数，送入80C196KB单片机进行分析和处理，得到相应的控制信号，控制主回路IGBT的通断，从而实现蓄电池的智能充电。
实验结果表明，基于80196KB单片机控制的智能充电系统，其效率高、调节时间快的良好充电特性可得到充分发挥，使得蓄电池具有较高的使用容量和较长的循环寿命，可满足电机车动力蓄电池的充电要求，具有良好的应用前景，为提高蓄电池的性能和可靠性提供一条新的、有效的途径。
关键词电机车;铅酸蓄电池;智能充电;80C196KB单片机AbstractThis paper mainly introduces a kind of lead-acid batteries intelligent charging system design process, including the battery charging method of research and charging system design. In the battery principle and charging methods on the basis of study, the paper proposes the constant pressure and pulse current limiting charging charging combination of charging methods. This kind of charging methods can always to recharge current in overall approximation battery acceptable charging electric current curve, and throughout the charging period timely adopted remove battery polarization measures. Theoretical and experimental data shows that this model can greatly shorten charging charging time and improve charging efficiency.In this charging system design process, adopts the high frequency switching power supply, the main circuit by three-phase rectifier circuit, improved the whole bridge phase shifting control ZVS PWM transform circuit and energy feedback circuit, control circuit 80C196KB composed by single chip minimize system, analogue detection circuit, keyboard and display circuit, executive circuit composed. The power switch tube choose IGBT, drive chip choose EXB841, phase shifting control chip choose UC3879. By collecting and analyzing the battery voltage, charging current parameters such as 80C196KB microcontroller, to analyze and processing, obtained the corresponding control signal, the control of main loop IGBT hige, thus realize battery intelligent charging. Experimental results show that the 80C196KB single-chip microcomputer control based on the intelligent charging system, its high efficiency, regulating time quick good charging characteristics can get fully, make battery has higher use capacity and long cycle life, can meet the electric locomotive motive battery charging request, has a good application prospect for improving battery performance and reliability provides a new and effective way.Keywords electric locomotive, Lead-acid batteries, Intelligent charging, 80C196KB single chip.connected microcontroller1.1课题背景目前，大多数电机车使用的电源都是铅酸蓄电池组。
开关型免维护铅酸蓄电池智能充电器的设计
此 ， 由 极 化 电 阻 产 生 极 化 电 压 是 影 响 充 电 效 率 的 重
要 原 因 ， 而 采 用 开 关 充 电 方 式 可 以 有 效 地 消 除 极
化 现 象 ，提 高 充 电 效 率 。
１ ＵＣ３９ ０６的 结 构 及 ｔ 作 原 理
ＵＣ ９ ６ 部 框 图 如 图 １ 示 日 ， 该 芯 片 内 含 有 独 ３ｏ 内 所 ］ 立 的 电 压 控 制 电 路 和 限 流 放 大 器 ，它 可 以 控 制 芯 片 内 的 驱 动 器 ，驱 动 器 提 供 的 输 出 电 流 达 ２ ５ ｍＡ ， 可 直 接 驱 动 外 部 串 联 的 调 整 管 ，从 而 调 整 充 电 器 的 输 出 电 压 与 电 流 。 电 压 和 电 流 检 测 比较 器 检 测 蓄 电 池 的充 电 状 态 ，并 控 制 状 态 逻 辑 电 路 的 输 入 信 号 。 当 蓄 电池 电 压 或 电 流 过 低 时 ，充 电 起 动 比 较 器 控制 充 电器 进 入 涓 流 充 电状 态 ，当驱 动器 截 止 时 ， 该 比较 器还 能 输 出２ ５ ｍＡ涓 流 充 电 电 流 。 这 样 ， 当 蓄 电池 短路 或 反 接 时 ，充 电器 只 能 以小 电流 充 电 ， 避 免 了 因充 电 电 流 过 大 而 损 坏 蓄 电 池 。 就 会 充 电 不 足 ，而 在 温 度 为 ４ ５℃ 时 可 能 因 严 重 过 充
（ ｃ ｏ ｌｏ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｓ ｈ ｏ ｆ Ｅｎ ａ ｅ ｒｎ ，Ａｎ ｕ ｒ ｕ ｔ ｒ ｌ Ｕｎｖ ｒ ｉ ，Ｈｅｅ ３ ０ ６ ’ ｈ ｉ Ａｇｉ ｌ ａ ｉｅ ｓｔ ｃ ｕ ｙ ｆｉ ２ ０ ３ ，Ｃｈ ｎ ） ｉａ
智能铅酸蓄电池充电器的设计与实现
智能铅酸蓄电池充电器的设计与实现关键字：蓄电池充电过程大电流充电引言20世纪60年代末期，美国科学家马斯对蓄电池充电过程的析气问题做了大量的研究工作，提出了以最低析气率为前提的蓄电池可接受的充电电流曲线，如图1所示。
其充电电流轨迹近似为一条呈指数规律下降的曲线。
基于铅酸蓄电池的特性以及图1的充电曲线，本文采用了三阶段充电模式：预充、直充和浮充。
通过检测蓄电池的电压，进入不同的充电阶段。
预充电：对于长期不用的电池、新电池或在充电初期已经处于深度放电的蓄电池，刚开始就采用大电流直接充电会突然增加蓄电池的析气量，缩短蓄电池的寿命。
因此，必须先用小电流对蓄电池充电，当蓄电池电压上升到能接受大电流充电时再进行大电流直接充电。
直充电：此阶段充电器以恒定电压对蓄电池进行充电。
充电开始时电流很大，随着电池端电压上升，充电电流按指数规律下降。
因此电池的析气量小，耗水少，有利于延长电池使用寿命，不过充入电量约在90%左右，不能有效地给电池充足电。
浮充电：也叫涓流充电，主要作用是补充蓄电池自放电所消耗的能量，使电池能接近100%容量。
充电电压仅略高于蓄电池组的断路电压且维持恒定，充电电流很小，并逐渐减小到0。
方案设计总体设计如图2所示，系统主要硬件电路包括辅助电源、开关电源和MXT8051单片机控制部分。
其中，辅助电源给单片机和运算放大器提供工作电压，由线性变压器、整流滤波和DC/DC转换电路等组成;开关电源输出充电电压和电流，由高频磁芯单端反激式变压器、整流滤波和DC/DC转换电路等组成;MXT8051单片机控制部分负责控制充电电压电流，检测电压电流并通过LCD和发光二极管实时显示充电信息，并驱动蜂鸣器报警和风扇转动，由充电电压电流控制、电压电流检测、充电阶段指示、液晶显示、蜂鸣器和风扇控制电路组成。
如图3所示，系统软件主要包括电压电流控制、电压电流检测、液晶显示、风扇和蜂鸣器控制模块。
通过设置寄存器，控制MXT8051内建的10位PWM，产生不同占空比的PWM波，经放大、滤波后通过TL431及光耦隔离接至UC3842的反馈端，产生PWM波，以驱动功率MOSFET管，从而控制开关电源输出;由MXT8051提供的10位ADC对充电电压和负载电流进行检测;通过LCD显示充电电压和电流的采集值，以及电池型号、充电模式、充电时间等信息;由MXT8051的PWM控制风扇和蜂鸣器，实现散热和报警;由GPIO口控制充电阶段指示灯(发光二极管);通过UART连接上位机进行调试、诊断。
铅酸蓄电池充电器智能定时插座的制作.
铅酸蓄电池充电器智能定时插座的制作智能定时插座的电路见图，共由交流电源开关、电磁脱钩线圈驱动电路、定时电路、直流电源电路4部分组成。
将该电路插上电源插头，按下交流电源开关S1按钮，接通220V交流电源即可开始工作。
220V交流电源一路经14V电源变压器T降压、桥式整流电路整流、滤波电容C1滤波、三端稳压集成电路IC1稳压、滤波电容C2滤波产生稳定的+12V直流电源，该+12V分三路输出：(1)经R4加到LED2作+12V直流电源工作指示。
(2)经R3、VD2、LED3串联稳压后经C3滤波加到稳压调整管VT4基极，使VT4将+12V稳压为2.1V，由VT4发射极输出，该2.1V经C4滤波后加到石英小闹钟电源正负极为其提供直流电源(提示一点：2.1V高了些，石英小闹钟走时稍快一些，定时值按4~5小时即可)。
(3)加到开关S1的电磁脱钩线圈上。
220V交流电源另一路经定时插座加到充电器，当充电器还未转入浮充充电状态时，充电器的红灯LED1得电发光，LED1两端的2V电压经插头P1、插孔J1、电阻R2加到VT3基极，VT3饱和导通，将2.1V稳压调整管VT4基极短路到地，稳压调整管VT4截止，石英小闹钟无直流电源供给而不工作，当充电器转入涓电流浮充充电阶段时，充电器红色二极管LED1两端变为零电压熄灭(充电器绿色二极管则发光)，此时VT3也因基极零电压而截止，电源调整管VT4正常导通，输出2.1V直流电源，石英小闹钟得电开始计时，当计时到预先设定值时，石英小闹钟输出低电平音频脉冲讯响信号，该低电平音频脉冲信号通过VT2放大整流经电容C5滤波输出一直流电压，使VT1饱和导通，开关S1电磁脱钩线圈得电产生磁力，使开关按钮脱钩跳开，断开交流电源，从而实现自动结束充电。
元件选择元件选择如电路原理图上的标注：VT1、VT3、VT4选用S8050型三极管，VT2选用S8550型三极管，IC1选用LM7812，VD1选用IN4148型二极管，VD2～D6选用IN4007型二极管，LED1、LED2选用普通红色发光二极管，LED3选用普通绿色发光二极管，R1选用2kΩ普通电阻，R2选用10kΩ普通电阻，R3、R4选用1kΩ普通电阻，开关S1选用KDC-A01-06Y型的，P1和J1分别选用普通单声道耳机插头、插孔。
开关电源对铅酸电池充电
2）恒压区：电压一般为2.3V*N，(N表示极片格数，一般4.3V电池N=2， 6V电池N=3,12V电池N=6;… …)（电压一般为充电器的空载电压） 3)浮充区：电压一般为电池的饱和电压2.15V*N，电流为0.01C~0.001C
开关电源对铅酸蓄电池充电
公司将见的开关电源式充电的产品:
RL020 OL012 OL010 金莱特的风扇和露营灯
开关电源对铅酸蓄电池充电
开关电源对铅酸电池的充电曲线：横流区、恒压区、浮充区
横流区 恒压区 浮充区
压不断升高；
• 恒压区：电压不变，电流不断减小；
• 浮充区：电压与电流值均不变。
开关电源对铅酸蓄电池充电
注意事项： 1）横流区：充电电流理想状态为0.1C，但不能超过0.3C，否则对电池 有损坏。
48V铅酸储电池充电器设计规划方案.doc
48V 铅酸储电池充电器设计方案第一章总体设计方案1系统设计根据课题的要求，系统采用开关电源，通过脉冲电流的方式来实现充电的目的。
由市电送来的 220V 交流电经变压器降压、桥式整流、可控硅调频后送给蓄电池进行充电。
2方案策略用单结晶体管触发电路实现触发信号频率的调制方案。
蓄电池充电时，先通过变压器将 220V 市电降压为 56V 交流电，然后通过桥式整流得到全波直流电、最后通过可控硅调频后的脉冲电流为蓄电池供电。
脉冲电流的频率主要取决于单节晶体管触发电路发出的触发信号的频率，通过调节RC电路的 R 值，使电容器的充电时间发生改变，单节晶体管的关断时间发生改变，从而改变了输出触发信号的占空比，这个触发信号送给可控硅，从而便调节可控硅在一个周期内关断和导通的时间，从而实现控制可控硅输出脉冲电流大小。
这种方法技术简单、成熟、有多年的实用经验、所需的元器件少、成本低，安全可靠，适应市电输入范围宽都是其主要的优点。
如下图 1.1 方框图AC15V变压器桥式整流AC56V桥式整流滤波、稳压可控硅触发电路电流、电压显示输出图 1.1总体方框图第二章蓄电池的选择蓄电池是电瓶式扫地车上主要能源装置，其作用包括 : 向驱动系统、滚扫系统和仪表供电。
1蓄电池的种类、特点蓄电池的种类一般可分为铅酸电池、铅酸免维护电池及镍镉电池等，它们各自的特点如下 :铅酸电池 : 也称为汽车用电池 ( 需加水维护 ) ，充放电时会产生氢气，安置地点必须设置在通风处以免造成危险 ; 电解液呈酸性，会腐蚀金属 ; 价格低廉。
铅酸免维护电池 : 密封式充电不会产生任何有害气体，摆设容易，不需考虑安置地点通风问题，免保养，免维护 ; 放电率高，特性稳定，价格较高。
镍镉电池 : 用于特殊场合及特殊设备上，水为介质，充放电不会产生 . 有害气体 ; 失水率低，但需要固定时间加水及保养 ; 放电特性最佳 ; 可放置于任何恶劣环境。
2蓄电池的选择电机是电瓶式扫地车主要消耗源，其次是继电器和仪表车，根据驱动组和电器控制组提供的资料，电机总功率为 1600W，额定电压为 48V;继电器和仪表总功率为 5W,额定电压为 48V。
铅酸蓄电池智能充电器原理与维修方法
铅酸蓄电池智能充电器原理与维修方法根据铅酸蓄电池的特点，当铅酸蓄电池的容量放出70％以上时就应及时对其进行充电。
并且按如下三阶段进行：第—阶段为恒流充电，第二阶段为恒压充电，第三阶段为涓流充电。
否则，会严重影响蓄电池的使用寿命。
目前广泛用于铅酸电池充电器的UC3842集成电路可直接驱动MOS开关管，在稳定输出电压的同时，具有负载电流控制能力（称其为电流控制型开关电源驱动器），无疑具有独特的优势；只要用极少的外围元件即可实现恒压输出和控制充电电流的目的。
使充电器能够按照铅酸蓄电池性能要求，达到按步骤地实现智能充电的目的。
笔者根据某一智能充电器（42V/2A）画出铅酸电池智能充电器的方框图（见图1）和电路图（见图2），并介绍其工作原理和维修方法。
图1 铅酸电池智能充电器的方框图图2 铅酸电池智能充电器的电路图一、工作原理1.交流输入电路由BX1、T1、C3、C4组成，它具有输人保护和抗干扰的功能。
BX1为延迟式保险丝（在电源启动时允许流过3A 以上的电流，而正常工作时电流不超过2A），可使用彩电的3.15A延迟式保险丝替代。
2.整流电路Dl～D4、C3、C4、C5为整流电路，C5电容应选用耐温85℃以上、耐压450V的电解电容代替。
Dl～D4为通用的整流二极管。
3.开关电路它是开关电源的核心部分，由T2、V1等元件组成。
工作方式为它激式开关电路，在T2的初、次级形成交变矩形脉冲。
V1最好使用耐压大于600V／6A的场效应管代替。
如屡烧V1，要检查、更换RI、C6、D6。
4.输出电路由二极管D8、D9、C14、D10等元件组成（D8、D9可使用肖特基或高频特性好的二极管代替），D10为防止蓄电池反接而使用的保护二极管（可用普通的整流二极管代替）。
5.PWM脉宽调制电PWM脉宽调制器由UC3842（内部框图见图3）集成电路和周围的元件组成。
UC3842采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式，共有8个引脚，各脚功能如下：①脚是误差放大器的输出端，外接R7、C11用于改善误差放大器的增益和频率特性；②脚是反馈电压输人端，此脚电压由IC2光耦合器产生的电压控制脉冲宽度，通过V1改变T2的交变矩形脉冲宽度，改变T2的输出电压和输出电流，以满足铅酸蓄电池按三阶段进行充电的目的；③脚为电流检测输人端，当充电电流过大或负载短路等故障时通过R4、R6检测到的电压（③脚的电压）超过1V时，缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态；④脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的C13、R8决定时间常数，f＝l.8/（R8×C13）；⑤脚为公共地端；⑥脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns，直接驱动V1；⑦脚是直流电源供电端，通电开始时C5的300V电压经过R2，达到脚⑦强迫IC1启动，V1工作。
开关型铅酸蓄电池智能充电器方案
开关型铅酸蓄电池智能充电器方案设计了一种基于UC3906与UC3823的免维护铅酸蓄电池开关型双电平智能充电器，这种充电器可保证蓄电池在很宽的温度范围内精确充电，延长蓄电池的使用寿命; 可以消除充电过程中的极化现象，提高充电效率。
1 UC3906的结构及工作原理。
UC3906内部框图如图1所示，该芯片内含有独立的电压控制电路和限流放大器，它可以控制芯片内的驱动器，驱动器提供的输出电流达25 mA, 可直接驱动外部串联的调整管，从而调整充电器的输出电压与电流。
电压和电流检测比较器检测蓄电池的充电状态，并控制状态逻辑电路的输入信号。
图1 UC3906内部结构框图当蓄电池电压或电流过低时，充电起动比较器控制充电器进入涓流充电状态，当驱动器截止时，该比较器还能输出25 mA涓流充电电流。
这样，当蓄电池短路或反接时，充电器只能以小电流充电，避免了因充电电流过大而损坏蓄电池。
蓄电池的电压与环境温度有关，温度每升高1 ℃，蓄电池单格电压下降4 mV, 也就是说蓄电池的浮充电压有负的温度系数- 4 mV/℃。
普通充电器如果在25 ℃处于最佳工作状态，在环境温度为0 ℃就会充电不足，而在温度为45 ℃时可能因严重过充电而缩短蓄电池的使用寿命。
而UC3906的最重要的特性是具有精确的基准电压，其基准电压的大小随环境温度而变化，且变化规律与铅酸蓄电池的温度特性一致。
同时芯片只需1.7 mA的输入电流就可工作，这样可以尽量减小芯片的功耗，实现对环境温度的准确检测。
在0~70 ℃温度范围内可以保证蓄电池既充足电又不会出现过充电现象，完全满足蓄电池充电需要。
UC3906可构成双电平浮充充电器，充电过程分为3个充电状态，如图2所示：大电流恒流充电状态，高电压过充电状态和低电压恒压浮充状态。
图2 双电平浮充充电状态曲线充电过程从大电流恒流充电状态开始，在这种状态下充电器输出恒定的充电电流Imax, 同时充电器连续监控蓄电池组的两端电压，当蓄电池的电压达到转换电压U12时，其电量已恢复到放电容量的70%~90%, 充电器转入过充电状态。
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开关型铅酸蓄电池智能充电器方案设计了一种基于UC3906与UC3823的免维护铅酸蓄电池开关型双电平智能充电器，这种充电器可保证蓄电池在很宽的温度范围内精确充电，延长蓄电池的使用寿命; 可以消除充电过程中的极化现象，提高充电效率。
1 UC3906的结构及工作原理。
UC3906内部框图如图1所示，该芯片内含有独立的电压控制电路和限流放大器，它可以控制芯片内的驱动器，驱动器提供的输出电流达25 mA, 可直接驱动外部串联的调整管，从而调整充电器的输出电压与电流。
电压和电流检测比较器检测蓄电池的充电状态，并控制状态逻辑电路的输入信号。
图1 UC3906内部结构框图
当蓄电池电压或电流过低时，充电起动比较器控制充电器进入涓流充电状态，当驱动器截止时，该比较器还能输出25 mA涓流充电电流。
这样，当蓄电池短路或反接时，充电器只能以小电流充电，避免了因充电电流过大而损坏蓄电池。
蓄电池的电压与环境温度有关，温度每升高1 ℃，蓄电池单格电压下降4 mV, 也就是说蓄电池的浮充电压有负的温度系数- 4
mV/℃。
普通充电器如果在25 ℃处于最佳工作状态，在环境温度为
0 ℃就会充电不足，而在温度为45 ℃时可能因严重过充电而缩短蓄电池的使用寿命。
而UC3906的最重要的特性是具有精确的基准电压，其基准电压的大小随环境温度而变化，且变化规律与铅酸蓄电池的温度特性一致。
同时芯片只需1.7 mA的输入电流就可工作，这样可以尽量减小芯片的功耗，实现对环境温度的准确检测。
在
0~70 ℃温度范围内可以保证蓄电池既充足电又不会出现过充电现象，完全满足蓄电池充电需要。
UC3906可构成双电平浮充充电器，充电过程分为3个充电状态，如图2所示：大电流恒流充电状态，高电压过充电状态和低电压恒压浮充状态。
图2 双电平浮充充电状态曲线
充电过程从大电流恒流充电状态开始，在这种状态下充电器输出恒定的充电电流Imax, 同时充电器连续监控蓄电池组的两端电压，当蓄电池的电压达到转换电压U12时，其电量已恢复到放电容量的
70%~90%, 充电器转入过充电状态。
在此状态下，充电器输出电压升高到Uoc; 由于充电器输出电压保持恒定不变，所以充电电流连续下降，当电流下降到Ioct时，蓄电池的容量已达到额定容量的100% ,充电器输出电压下降到较低的浮充电压UF.
2 电路设计。
对于较大容量的铅酸蓄电池，为了提高充电效率，通常选用开关型充电器。
设计的24V20Ah铅酸蓄电池开关型充电器实际电路见图3, 在该电路中，用两只专用集成电路UC3906与UC3823和一只通用运放即可完成全部控制功能。
充电器主电路由功率MOSFET
( IRF9503) 、续流二极管( UES2402) 和滤波电感( 130 μH) 等元件组成。
图3 24 V 20 Ah铅酸蓄电池开关型双电平浮充智能充电器电路图
2.1 电压电流控制回路与电池充电逻辑状态电路
对小容量蓄电池充电器可采用线性串联调整管来控制充电电流，而对于开关型充电器， UC3906铅酸蓄电池充电控制集成电路具有充电电压控制和充电逻辑状态控制的功能，并能提供充电的温度补偿控制功能。
蓄电池两端的分压电阻监控蓄电池电压，分压电阻的阻值确定浮充电压、过充电压和涓流充电门限电压。
差动电流取样比较器产生过充电状态的转换信号，电压放大器放大补偿电压回路的信号。
在温度为25 ℃， Uref值为2.3 V时：
过充电压：
浮充电压：
过充转换电压：U12=0.95Uoc=28.03 V
浮充转换电压：U13=0.9UF=24.8 V
最大充电电流：
过充终止电流：
2.2 开关型电流源控制回路
输入电压( 35 /50 V) 经10 kΩ电阻与1N4744稳压管组成的稳压电路稳压后，又经TIP31晶体管射随器输出+14 V电压，作为控制电路的电源电压。
PWM频率设定为100 kHz, 以减小输出滤波器的体积，蓄电池充电电流从0.1 Ω/5 W电阻上取样，差动放大增益为5。
开关型电流源控制回路的性能对充电状态控制转换有很大的影响，在大电流快速充电状态下，充电器要能提供最大的充电电流; 在浮充状态下，充电器输出电流很小。
因此，充电器电流控制回路的增益变化范围应大于60 db, 采用普通的峰值电流反馈很难满足要求， 24 V20 Ah铅酸蓄电池开关型充电器采用平均电流反馈回路见图4.它比峰值电流反馈控制相对复杂，利用平均电流反馈控制回路可以使充电器电路在以下几方面有所改进：①由于误差放大在较低工作频率范围内的高增益，从而使闭环电流的控制精度得到了提高;
②在大电流充电的工作状态下，当电感电流不连续时，可以改善大电流输出级的非线性; ③可以提高充电器电路在很小的脉冲占空比
工作条件下的抗开关峰值噪声的能力。
图4 平均电流反馈电路图
电流控制回路选用UC3823PWM控制器，因为它在非常小的脉冲占空比到100%的脉冲占空比的变化范围内能够线性工作; UC3823PWM 控制器的带宽和电路结构完全满足平均电流控制回路的要求;
UC3823PWM控制器输出驱动级与开关电流源输出功率级连接简单。
运放当作差动放大器使用，用以检测开关电流源的输出电流，并把该电流信号变换为适当的电压信号。
2.3 功率输出级
功率输出级采用降压式开关电流源。
为了简化UC3823的高端驱动电路，输出开关管采用直接耦合P沟道MOSFET.流入MOSFET的开关电流提供栅极电荷，使MOSFET导通，接在栅极与源极的稳压管将栅极电压限制在12 V.PNP管的作用是释放栅极电荷，从而使MOSFET加速关断。
在续流二极管两端加入RC缓冲器，可以抑制电
路寄生参数引起的高频自激振荡。
在输出电路中加入整流管，可以避免在电源中断后蓄电池组对充电器放电。
3 结论
1) UC3906内部基准电压的温度系数与铅酸蓄电池的温度系数相同，从而保证了蓄电池在较宽的温度范围内实现蓄电池的精确快速充电，且不会过充影响蓄电池寿命。
2) UC3823PWM控制器在非常小的脉冲占空比到100%的脉冲占空比的变化范围内能够线性工作;UC3823PWM控制器的带宽和电路结构完全满足平均电流控制回路的要求。