正負脈沖型電動車智能充電器的設計
1.2 正負脈沖控制電路
普通充電方式在充電過程中溫升較大,容易產(chǎn)生析氣,影響充電效率,同時溫升會損傷蓄電池。本文中的正負脈沖充電方式采用充電-停充-放電-停充-充電的循環(huán)過程,程序中設定每周期內(nèi)充電時間和放電時間。正負脈沖通過一組MOS管的開通和關(guān)斷來實現(xiàn),控制正脈沖的為P型MOS管IRF9530,控制負脈沖的為N型MOS管IRF530。另外,目前普通充電器定時一般采用定時芯片,增加了額外成本。本文中直接在單片機中定時,時間到則發(fā)出信號,強制進入浮充階段,再過一定時間后單片機發(fā)出信號,控制MOS管切斷電源,達到斷電目的,節(jié)約成本。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/175795.htm
如圖3所示,變壓器輸出的交流信號經(jīng)過二極管D19、D8整流和電容C14、C16濾波成為直流電壓,電阻R21、R95為假負載,用來防止在充電器沒有接負載(蓄電池)時電壓升高,保證充電器電壓的穩(wěn)定。MOS管Q2、Q3用來控制正負脈沖產(chǎn)生,Q2為PMOS管。用來控制充電電壓的通斷,Q3為NMOS管,用來控制蓄電池放電。單片機RA2腳經(jīng)限流電阻R46控制NPN三極管Q8的通斷,當單片機輸出為高電平時,三極管Q8導通,電阻R33、R31經(jīng)過Q8接地,構(gòu)成回路,電阻R33、R31進行分壓后接到Q2的柵極,驅(qū)動Q2導通;同理,當單片機RA2腳輸出低電平時,Q2關(guān)斷。其中小電容C17用來防止電壓突變對Q2的影響,使得電壓變化略趨于平緩但又不會影響開關(guān)速度。單片機RC1腳經(jīng)限流電阻R45控制NPN型三極管Q10和PNP型三極管Q11,從而控制MOS管Q3的通斷。當單片機RC1腳輸出高電平,三極管Q10導通,Q11截止,電壓VCC經(jīng)三極管Q10、電阻R51后控制NMOS管Q3導通;當單片機RC1腳輸出低電平時,三極管Q11導通,Q10截止,Q3結(jié)電容中的電通過Q11迅速釋放,加速Q(mào)3關(guān)斷。電感L1、電容C18用于濾波,使輸出電壓更平穩(wěn)。電阻R23為電流取樣電阻,流過蓄電池的電流會在電阻R23上產(chǎn)生壓降,此電壓在電路中用于判斷充電狀態(tài)和充電階段。
1.3 單片機系統(tǒng)電路
PIC16F676單片機6采用RISC型CPU內(nèi)核,僅需學習35條指令,除了跳轉(zhuǎn)指令以外所有指令都是單周期的,由于采用哈佛總線結(jié)構(gòu),以及指令的讀取和執(zhí)行采用流水作業(yè)方式,使得PIC單片機的運行速度大大提高;PIC單片機是最節(jié)省程序存儲器空間的單片機,驅(qū)動能力強,每個I/O口的吸入和輸出電流最大值可達25mA。PIC系列單片機集成了上電復位電路、I/O引腳上拉電路、看門狗定時器等,可以最大程度地減少或免用外接器件,以便實現(xiàn)“純單片”應用。
如圖4所示,電阻R1和電容C15組成單片機復位電路,單片機IC4和復位電路構(gòu)成了單片機最小系統(tǒng)。單片機1腳接電源VCC,14腳接地,7腳通過二極管D9輸出信號,當7腳輸出高電平時充電狀態(tài)強制進入浮充狀態(tài),減小充電電流,防止損傷蓄電池。電阻R54為上拉電阻,防止單片機輸出的信號驅(qū)動能力不足而無法正常工作。單片機9腳用于驅(qū)動NMOS管Q3,11腳用于驅(qū)動PMOS管Q2。普通三段式充電由于初始充電電流很大,這對于過放電后的蓄電池是致命的,因此必須進行判斷。本文方案在充電初始階段,單片機控制MOS管關(guān)斷,利用電阻R50和R41對蓄電池電壓進行分壓,輸入單片機10腳,10腳采樣蓄電池電壓,判斷蓄電池極性是否正確,如不正確,則不進行充電,利用指示燈進行提示;如正確,再判斷是否過放電,如果電壓低于設定值,認定蓄電池過放電,則采用小電流進行充電,即涓流充電,當蓄電池可以承受大電流時再進入常規(guī)三段式充電階段。單片機12腳、13腳控制指示燈LD1,12腳控制紅燈,13腳控制綠燈,用于指示蓄電池充電狀態(tài)。
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