间歇式脉冲三段式充电器的设计

置 DCU 的 生 产 者 心 跳 ， 对 象 为 1017h； 最 后 ， 由
3
结束语
利用 CANopen 总线网络拓扑结构能很好地连
VCU 启动 DCU 系统。 此时， DCU 系统将处于预操
LM393 等 器 件 组 成 ， 其 电 路 如 图 6 所 示 ， 当 第 三 74
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设计参考
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图6
散热电路
嵌位二极管 D11 钳位 TL431 的 1 脚电压， 使输出下 降到 41.3V 并进行涓流充电， LED 绿灯亮， 散热电 路停止工作， 即风扇电路停止工作。
自放电而造成的容量损失。 一般采用脉冲充电来 实 现 ， 其 电 路 主 要 由 LM393 与 TL431 组 成 ， 具 体 如图 4 所示， 当电路通电工作时， 变压器次级整 流输出一个电压加到电池正负级对电池充电， 电 流 流 过 电 阻 R34 ( 电 阻 阻 值 为 0.05Ω) ， 则 U5+ 的 电 压与 U5-的电压将与电阻两端电压相比较， 当电压
充不足， 电池过充等问题。 总之， 间歇式脉冲三 阶段充电器是充电器的又一大创新和改革。
参考文献
4
结束语
本充电器由间歇式充电、 脉冲充电、 三阶段
[1] [2] [3] [4]
何 希 才 . 新 型 开 关 电 源 设 计 与 应 用 ［M］. 北 京 ：科 学 出 版社，2001. 沙 占 友 . 新 型 开 关 电 源 的 设 计 与 应 用 ［M］. 北 京 ：电 子 工业出版社，2001. 高 怀 军 ． 密 封 式 铅 酸 蓄 电 池 的 使 用 与 维 修 [J]． 电 子 报 合订本，1996 . 普 莱 斯 曼 ，王 志 强 . 开 关 电 源 设 计 ( 第 二 版 ) ［M］. 北 京 ： 电子工业出版社，2005.
输出高电平， 间歇电路开启， 此时 U6 555 定时器 开始计时， 3 脚输出高电平， 5 秒钟后计时结束，
3.3
第三阶段涓流充电电路的设计 涓流充电用主要来弥补电池在充满电后由于
3 脚输出低电平。 3 脚电平通过 D15 钳位， 并通过
限流电阻 R46 拉低 TL431 的 1 脚电位， 以使输出降 底 20% 。 同时开启 U7 ， U7 亦为 555 定时器， 定时 时间为 1秒， U7 的3脚输出高电平， 控制其同时开 始计时， Q3 导通放电。 当计时结束时， U7 的 3 脚 输出低电平， Q3 截止放电， 依次循环。 当充电电 流 Io下降到一定程度时， 即 IoR34<U5B的 6 脚电压时， 间歇电路停止工作。 截止间歇脉冲电流的大小由
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图1
开关电源电路
态， 变压器输出电压， 同时反馈绕组经 D7 、 C12 整流滤波后输出 13V～15V 的电压给 UC3842 的 7 脚 供 电 ， 使 UC3842 进 入 正 常 工 作 ， 以 驱 动 Q1 正 常 工作。 Q1 进入正 常 工 作 时 ， 变 压 器 输 出 绕 组 同 时输出电压。 电阻 R0 为取样电阻， 当负载电流超 过额定值时， 场效应电流增加， R0 上的电压反馈 至CSEN (UC3842 的第 3脚) ， 并通过内部电流检测 比较器输出复位信号， 最后导致开关管关闭。 而 且只有在下一个基准脉冲到来时， 才可能重新开 启开关管， 当出现输出短路时， 输出电压下降， 同 时 为 UC3842 供 电 的 反 馈 绕 组 也 会 出 现 输 出 电 压下降。 当输入电压低于 10 V 时， UC3842 停止工 作， 停止触发脉冲输出， 以使场效应管截止。 当 短路现象消失后， 电源重新启动并自动恢复正常 工作。 光电耦合器 4N35 、 电阻 R4 、 R9 、 R10 组成 反馈网络， 它可使各路反馈信号经这些元件反馈 到 UC3842 的第 2 脚来控制开关管的导通时间。 从 而达到稳压稳流的目的。
该充电器不仅对铅酸蓄电池有良好的充电效果， 而且还对电池的充电损耗有修复功能， 故可 大大提高铅酸蓄电池的使用寿命。 关键词： 充电器； 蓄电池； 开关电源； 三段式充电
0
引言
近几年， 电动自行车由于具有不用汽油， 无
芯。
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开关电源电路设计
在开关电源电路中， 本设计选用一块核心电
废气， 低噪音， 低耗电， 使用方便等特点， 已经 成为一种非常受欢迎的交通工具。 电动自行车中 最重要的部分是蓄电池， 它直接决定着电动自行 车的性能和使用受命， 而蓄电池的性能和寿命又 受充电器的影响， 所以， 设计合理的蓄电池充电 器对于电动自行车非常重要。 目前， 电动车普遍 使用三段式充电器， 第一阶段为恒流阶段， 第二 阶段为恒压阶段， 第三阶段为涓流阶段。 由于间 歇式脉冲充电方法能有效的修复蓄电池， 因此， 将三段式充电和间歇式脉冲充电方式进行有效的 结合， 可形成一种新的充电方法， 即歇式脉冲三 阶段充电器。 采用此充电方法， 既可保持三阶段 充电器的优点， 也有间歇式脉冲充电修复式充电 器的特点， 故可大大提高蓄电池的使用寿命。
( 三 极 管 Q2 工 作 在 临 界 导 通 状 态 ) ，
三极管 Q2 将 工 作 在 放 大 状 态 ， 从 而 拉 低 其 CE 两 极的电压， 从而使光电耦合器耦合加强， 并使
UC3842 的 2 脚电压上升， 同时使调宽脉冲导通宽
度变窄， 从而使场效应管导通时间变短， 以稳定 充电电流。 充电电流的大小可由 RP2 决定。
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3.1
三段式充电电路设计
第一阶段恒流源的设计 该电路采用高精度运算放大器 LM393 为核心
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图2
恒流电源电路
LM393 的 U5B 关闭输出低电平， 三极管 Q2 工作在
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doi:10.3969/j.issn.1563-4795.2010.12.024
间歇式脉冲三段式充电器的设计
王维斌
(株洲职业技术学院， 湖南
摘 株洲
412001)
要： 介绍了一种用于电动车高性能铅酸蓄电池的间歇式脉冲三段式充电器的设计方法 ，
器件， 其电路如图 2 所示。 当该电路通电工作时， 变压器次级整流输出一个电压加到电池正负级以 对 电 池 充 电 ， 电 流 流 过 电 阻 R34 ( 电 阻 阻 值 为
0.05Ω) 时， 电阻两端的电压为 Ui1=IoR， 则 Ui1的电
压随电压比较放大器放大， 当放大到能够开启三 极 管 Q2 时 ，
1
充电器的电路组成
本充电器电路主要由开关电源、 充电电路和
变压器三部分组成。 开关电源部分包括输入防雷 抗扰整流滤波电路、 开关电路、 开关变压器、 振 荡电路、 反馈电路、 取样电路、 过流短路保护、 过压欠压保护等； 充电电路部分包括第一阶段脉 冲恒流源、 第二阶段恒压源、 第三阶段恒流源、 间歇脉冲电路、 散热电路等； 变压器部分包括线 圈 ( 初级绕组、 次级绕组、 反馈电源绕组 ) 和铁
放大状态， 从而拉低 CE两极电压， 从而使光电耦 合器耦合加强， 可使 UC3842 的 2 脚电压上升， 进 而使调宽脉冲导通宽度变窄， 并使场效应管导通 时间变短， 从而稳定充电电流。 充电电流大小可 由RP2 决定。
3.4
间歇脉冲电路的设计 间歇式脉冲电路如图 5 所 示 。 当 电 路 通 电 工
U5+=IoR>U5- 时 ， 电 路 输 出 高 电 平 ， 绿 灯 熄 、 红 灯
亮 ， 代 表 正 在 充 电 ; 当 电 流 下 降 到 U5 +<U5 - 时 ，
R44和R45决定。
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收稿日期：2010-07-02
D1~D4 组 成 二 极 管 桥 式 整 流 电 路 ， C5 为 滤 波 电
容， R3 、 C9 为 UC342 的振荡元件， T 为开关变 压 器， Q1 为开关管。 当充电器接上电源， 电路得电 后， 电源经 D1～D4 和C5整流滤波， 即可输出 310V 直流电压， 该 310V 电压经启动电 阻 R2 给 UC3842 的 7 脚 供 电 ， 当 启 动 电 阻 R2 给 C12 充 电 时 ， 电 容 两端电压上升， 当上升到大于 16V 时， UC3842 开 启 并 输 出 脉 冲 ， 以 推 动 Q1 场 效 应 管 进 入 开 关 状
源 芯 片 UC3842 。 这 是 一 种 高 性 能 ， 固 定 频 率 的 电 流 型 控 制 器 ， 可 直 接 驱 动 晶 体 管 和 MOSFET ， 并具有管脚数量少、 外围电路简单、 安装与调试 简便、 性能优良、 价格低廉等优点。 本设计充分 使 用 UC3842 的 控 制 功 能 来 实 现 对 输 出 电 压 的 负 反馈调节以及各种保护。 这种开关电源结构简 单， 性能稳定。 对提高充电器的整体性能大有益 处。 图 1 所示是本设计的开关稳压电源部分电路， 该电路主要由输入防雷抗扰电路、 整流滤波电 路 、 UC3842 芯 片 电 路 、 振 荡 电 路 、 反 馈 电 路 、 过流、 短路保护电路以及开关管和开关变压器等 部分组成。 图 1 中 T1、 C1、 C2、 C3 电 路 可 组 成 EMI 滤 波 器， 以滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰， 同时也可减少开关电源本身对外界的电磁干扰。