間歇式脈沖三段式充電器的設(shè)計(jì)

摘要：介紹了一種用于電動(dòng)車高性能鉛酸蓄電池的間歇式脈沖三段式充電器的設(shè)計(jì)方法，該充電器不僅對(duì)鉛酸蓄電池有良好的充電效果，而且還對(duì)電池的充電損耗有修復(fù)功能，故可大大提高鉛酸蓄電池的使用壽命。
關(guān)鍵詞：充電器；蓄電池；開關(guān)電源；三段式充電

0 引言
近幾年，電動(dòng)自行車由于具有不用汽油，無廢氣，低噪音，低耗電，使用方便等特點(diǎn)，已經(jīng)成為一種非常受歡迎的交通工具。電動(dòng)自行車中最重要的部分是蓄電池，它直接決定著電動(dòng)自行車的性能和使用受命，而蓄電池的性能和壽命又受充電器的影響，所以，設(shè)計(jì)合理的蓄電池充電器對(duì)于電動(dòng)自行車非常重要。目前，電動(dòng)車普遍使用三段式充電器，第一階段為恒流階段，第二階段為恒壓階段，第三階段為涓流階段。由于間歇式脈沖充電方法能有效的修復(fù)蓄電池，因此，將三段式充電和間歇式脈沖充電方式進(jìn)行有效的結(jié)合，可形成一種新的充電方法，即歇式脈沖三階段充電器。采用此充電方法，既可保持三階段充電器的優(yōu)點(diǎn)，也有間歇式脈沖充電修復(fù)式充電器的特點(diǎn)，故可大大提高蓄電池的使用壽命。

1 充電器的電路組成
本充電器電路主要由開關(guān)電源、充電電路和變壓器三部分組成。開關(guān)電源部分包括輸入防雷抗擾整流濾波電路、開關(guān)電路、開關(guān)變壓器、振蕩電路、反饋電路、取樣電路、過流短路保護(hù)、過壓欠壓保護(hù)等；充電電路部分包括第一階段脈沖恒流源、第二階段恒壓源、第三階段恒流源、間歇脈沖電路、散熱電路等；變壓器部分包括線圈(初級(jí)繞組、次級(jí)繞組、反饋電源繞組)和鐵芯。

2 開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)
在開關(guān)電源電路中，本設(shè)計(jì)選用一塊核心電源芯片UC3842。這是一種高性能，固定頻率的電流型控制器，可直接驅(qū)動(dòng)晶體管和MOSFET，
并具有管腳數(shù)量少、外圍電路簡(jiǎn)單、安裝與調(diào)試簡(jiǎn)便、性能優(yōu)良、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)充分使用UC3842的控制功能來實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的負(fù)反饋調(diào)節(jié)以及各種保護(hù)。這種開關(guān)電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定。對(duì)提高充電器的整體性能大有益處。
圖1所示是本設(shè)計(jì)的開關(guān)穩(wěn)壓電源部分電路，該電路主要由輸入防雷抗擾電路、整流濾波電路、UC3842芯片電路、振蕩電路、反饋電路、過流、短路保護(hù)電路以及開關(guān)管和開關(guān)變壓器等部分組成。

圖1中T1、C1、C2、C3電路可組成EMI濾波器，以濾除外界電網(wǎng)的高頻脈沖對(duì)電源的干擾，同時(shí)也可減少開關(guān)電源本身對(duì)外界的電磁干擾。D1～D4組成二極管橋式整流電路，C5為濾波電容，R3、C9為UC342的振蕩元件，T為開關(guān)變壓器，Q1為開關(guān)管。當(dāng)充電器接上電源，電路得電后，電源經(jīng)D1～D4和C5整流濾波，即可輸出310V直流電壓，該310V電壓經(jīng)啟動(dòng)電阻R2給UC3842的7腳供電，當(dāng)啟動(dòng)電阻R2給C12充電時(shí)，電容兩端電壓上升，當(dāng)上升到大于16V時(shí)，UC3842開啟并輸出脈沖，以推動(dòng)Q1場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)入開關(guān)狀態(tài)，變壓器輸出電壓，同時(shí)反饋繞組經(jīng)D7、C12整流濾波后輸出13V～15V的電壓給UC3842的7腳供電，使UC3842進(jìn)入正常工作，以驅(qū)動(dòng)Q1正常工作。Q1進(jìn)入正常工作時(shí)，變壓器輸出繞組同時(shí)輸出電壓。電阻R0為取樣電阻，當(dāng)負(fù)載電流超過額定值時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)電流增加，R0上的電壓反饋至CSEN(UC3842的第3腳)，并通過內(nèi)部電流檢測(cè)比較器輸出復(fù)位信號(hào)，最后導(dǎo)致開關(guān)管關(guān)閉。而且只有在下一個(gè)基準(zhǔn)脈沖到來時(shí)，才可能重新開啟開關(guān)管，當(dāng)出現(xiàn)輸出短路時(shí)，輸出電壓下降，同時(shí)為UC3842供電的反饋繞組也會(huì)出現(xiàn)輸出電壓下降。當(dāng)輸入電壓低于10 V時(shí)，UC3842停止工作，停止觸發(fā)脈沖輸出，以使場(chǎng)效應(yīng)管截止。當(dāng)短路現(xiàn)象消失后，電源重新啟動(dòng)并自動(dòng)恢復(fù)正常工作。光電耦合器4N35、電阻R4、R9、R10組成反饋網(wǎng)絡(luò)，它可使各路反饋信號(hào)經(jīng)這些元件反饋到UC3842的第2腳來控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間。從而達(dá)到穩(wěn)壓穩(wěn)流的目的。