基于單片機的電動自行車快速充電器設(shè)計

　　一、引言

　　電動自行車由于具有無污染無噪音、輕便美觀等特點，受到眾多使用者的青睞。但在使用中也暴露出它的局限性，如有半路電池耗盡，且隨著使用時間的遞增，電池使用壽命會逐漸縮短。本文旨在研究開發(fā)一個根據(jù)電池飽和的程度智能改變充電模式，并可在較短時間（四小時）內(nèi)將電池充好的電動自行車快速充電器（電池規(guī)格36V、12A）。

　　二、脈沖快速充電法

　　脈沖充電方式即脈沖電流間歇對電池充電，充電脈沖使蓄電池充滿電量，而間歇期使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉，消除極化從而減輕了蓄電池的內(nèi)壓，使下一脈沖的恒流充電能夠順利地進行，使蓄電池可以吸收更多的電量。間歇脈沖使蓄電池有較充分的反應(yīng)時間，減少了析氣量，提高了蓄電池的充電電流接受率。

　　三、系統(tǒng)組成

　　充電器主電路采用半橋變換式高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源，而控制電路由單片機實現(xiàn)。電網(wǎng)交流電在通過EMI濾波器除去共模信號后，進行橋式整流，再通過兩電容分壓后與兩開關(guān)管V1、V2相聯(lián)接，將正弦交流電壓變換成約高于充電電壓的脈沖電壓。在經(jīng)過半橋濾波和LC濾波電路使電壓達到一較穩(wěn)定值。

　　控制電路由單片機AT89C51組成，電源由電網(wǎng)交流電經(jīng)過變壓器變壓、全橋整流、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后提供。單片機通過檢測溫度傳感器的電壓信號，以軟件的方式控制輸出脈沖，從而控制開關(guān)管的通斷。另外，通過檢測充電電壓和電流值，控制單片機輸出脈沖寬度，以進入不同的充電階段。

　?。ㄒ唬┌霕蜃儞Q式高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源

　　半橋變換電路如圖1（a）所示，各點輸出電壓波形如圖1（b）所示。半橋式變換電路的主要優(yōu)點是其抗不平衡性，且使用的功率開關(guān)管的耐壓較低，不會超過輸入電壓的峰值;晶體管的飽和電壓也降至最低;輸入濾波電容的耐壓也可以減小。

　　圖1 半橋變換電路 1（a） 各點輸出電壓波形1（b）

　?。ǘ﹩纹瑱C控制

　　單片機電路設(shè)計，選用AT89C51單片機的P1口作為輸入輸出口，溫度傳感器所檢測的溫度信號通過單片機的P3.2口輸入，電壓信號由P3.1口輸入。輸出信號由單片機的P1.1～P1.5提供。具體分布情況見下表。

　?。ㄈ┱w電路設(shè)計

　　電動自行車快速充電器電路主要分為三部分：主電路、控制電路和檢測電路。

　　主電路由橋式整流電路和半橋逆變電路組成。控制電路由單片機AT89C51來實現(xiàn)，單片機通過檢測來的電壓信號值作出相應(yīng)的動作：輸出不同寬度的脈沖電壓和作出不同指示。檢測電路有溫度檢測電路和電壓檢測電路。溫度用溫度傳感器實現(xiàn)，電壓檢測由分壓電阻實現(xiàn)。

　　主電路圖如圖2所示。

　　圖2 主電路圖

　　四、結(jié)論

　　本文介紹了一種基于AT89C51單片機控制的電動自行車快速充電器的電路工作原理和實現(xiàn)方法。該充電器具有自動化程度高、運行費用低、工作可靠等優(yōu)點。經(jīng)檢測，樣機充電效率高、充電速度快，而且損耗少、成本低。