关于蓄电池智能充电控制器的讨论
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【摘 要】设计通过比较常规的充电方法优化了铅酸蓄电池的充电过程，通过PWM控制芯片控制开关电源的输出电流、电压为铅酸蓄电池充电，对铅酸蓄电池两端端电压实时监控，通过AD模块将其采样反馈给单片机89S52，单片机根据不同的反馈电压、电流再输出给PWM控制芯片SG3526从而调节SG3526的输出占空比，经半桥逆变电路为铅酸蓄电池充电，从而对不同电量的铅酸蓄电池进行四段充电法充电。
一、PWM控制电路
PWM控制电路原理图如图3-1所示。
控制电路是开关电源的核心部分，控制环节的好坏直接影响电路的整体性能，这个电路中采用的是以SG3526芯片为核心的控制电路。如图1-1所示，采用恒频脉宽调制控制方式。误差放大器的输入信号是电压反馈信号，是由输出电压经分压电路获取，反馈信号比较精确，因而可以精确地控制占空比调节输出电压，提高了稳压精度。SG3526芯片振荡频率的设定范围为100～500kHz，芯片的脚6和脚7间串联一个电阻R3.10就可以在较大范围内调节死区时间。SG3526的振荡频率可表示为：
式中RT，CT―分别是与9脚、10脚相连的振荡器的电容和电阻；
Rd―与脚11相连的放电端电阻值。
此处CT、RT、Rd分别为图中的C3.7、R3.7、R3.10，取值分别为2200p、10k、100，即频率为62KHz。管脚4 接一个电容的作用是用来软启动，减少功率开关管的开机冲击。13和16脚输出采用图腾柱输出，本电路采用外加驱动隔离电路，增强了驱动能力和电源的可靠性。保护电路是开关电源中必不可少的补充，在这个电路中采用了过流保护、过欠压保护等。输入过流保护是通过在原边主电路中串入小磁环，小磁环感应电压输出经过
整流桥将电流信号转为电压信号经一个三极管接至软启动4脚，当原边电流大于设定值即高于0.7V时则将4脚电压拉低，关断3526的PWM的输出从而保护电路。输出过流保护是通过在副边主回路中串联互感器，取样分流器两端的电压信号送到误差放大器的反相端，正常工作时运放输出高电平，当输出过流时，运放输出为低电平，从而拉低电压反馈信号，从而使PWM占空比减小。
二、智能控制电路
智能控制电路原理图如图2-1所示。
单片机在系统中主要作用为对电池在电量的多少控制相应的充电状态，分别对电池进行小电流充电、恒流充电、恒压充电和浮充电四种充电状态。其次是显示电池的实时电压电流，方便检测电池的充电情况。
（一）单片机选择
处理器采用51系列单片机AT89S52。该单片机内部有三个定时/ 计数器，两个外部中断和一个串行口中断，四个八位的I/O口，采用11.0592MHZ的晶振。AT89S52的任务是从采样电路处实时采集电池的充电状态，通过计算决定下一阶段的充电电流，发送命令给PWM控制器去控制充电电流。[01]
（二）AD模块选择
所谓A/D转换器就是模拟/数字转换器（ADC），是将输入的模拟信号转换成数字信号。信号输入端可以是传感器或转换器的输出，而ADC的数字信号也可能提供给微处理器，以便广泛地应用。
三、充电控制方案
近年来，如何对电池高效、快速地进行充电成为充电技术研究的热点，国内外研究人员也提出了不少快速充电方法，本文即参考了多种快速充的电法，对电池电量的不同分阶段按不同的方式充电。这种方法能确保在充电过程中及时消除或降低电池极化，电池析气量少，温升低，充电效率高。整个充电过程由小电流充电、恒流充电、恒压充电、涓流充电四个阶段组成。而四阶段的转换时刻则由电池的充电状态决定。由于充电方法相对较复杂，且需要对多种类型和规格的电池进行充电，故需要采用可编程器件进行控制，而单片机以其相对强大的功能和低廉的价格成为首选。本文选用89S52单片机作为主控元件，整个系统的组成框图如图3-3所示。
上图反映电池充电状态的充电电流和电池电压经采样电路送入单片机的A/D转换口，单片机根据充电算法，通过D/A转换口输出信号控制充电电源的电压或电流给定，从而达到控制充电电源输出的目的。
软件系统采用模块化设计方法，整个程序由南主程序模块、各类电池充电子程序模块以及错误处理模块组成，各模块相对独立，以便于算法改进及功能扩充，其中主程序模块构架了软件系统的骨架，通过其对其他模块的调用来实现完整的充电过程控制。
四、电压反馈电路设计
电压反馈电路如图4-1所示。
工作原理：当输出U0升高，经取样电阻R7、R8、R10、VR1分压后，光耦承受的电压升高，当其超过光耦导通的基准电压后，使Q1导通，光耦OT1发光二极管发光，光电三极管导通，比较器输出，反馈给SG3526，从而改变SG3526的13、16脚输出占空比减小，U0降低。当输出U0降低时，光耦承受的电压降低，光耦OT1发光二极管发光强度降低，光电三极管输出改变，输出反馈给SG3526的2脚，从而改变SG3526的13、16脚输出占空比增大，U0升高。周而复始，从而使输出电压保持稳定。调节滑动变阻器可改变输出电压值。反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电路。如反馈电阻电容错、漏、虚焊等，会产生自激振荡，故障现象为：波形异常，空、满载振荡，输出电压不稳定等。
五、电流反馈电路设计
电流反馈电路如图5-1所示。
电流信号经过电流互感器取样后输入整流桥进行整流，得到直流电信号，通过电容滤波，经过电阻后得到电流反馈信号进入比较器和4脚的基准电压进行比较，然后经过2脚输出反馈给SG3526。