實用 VRLA 蓄電池維護(hù)電路

　　VRLA 蓄電池。是閥控式密封鉛酸蓄電池的簡稱。廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，主要為廣電、金融、通訊等行業(yè)作后備電源。 VRLA 蓄電池應(yīng)用于這些行業(yè)中。都將是全天候預(yù)備等待工作，以隨時準(zhǔn)備為所需系統(tǒng)供電。

　　VRLA 蓄電池由于長時間處于電源在路狀態(tài)，故此長時間都可能處于充電狀態(tài)，而針對鉛酸蓄電池，還要進(jìn)行必要的放電以激活化學(xué)分子。才能更好的以備后用。但目前很多設(shè)備后備電源都沒有考慮其電池在使用過程中的維護(hù)，如筆者所在的廣電局，以前平均每三年都要報廢一次后備電源的電池，其原因就是經(jīng)檢測電池容量減少，無法達(dá)到使用容量標(biāo)準(zhǔn)。筆者通過添加維護(hù)電路的方式，使電池容量減小的現(xiàn)象得到了有效改善?，F(xiàn)將電路介紹如下。

一、硬件 VRLA 蓄電池維護(hù)電路

　　電路如圖 1 所示。采用 40106 作為脈沖發(fā)生器，電路包括電源電路、維護(hù)脈沖產(chǎn)生電路：電池識別電路等三部分。

1 ．電源電路

　　從圖 1 可以看出，本維護(hù)電路的電源電路分三部分：一是充電部分的充電電源到電池的輸入電源，二是本維護(hù)電路的工作電源，三是本修復(fù)儀信號判斷等用的電源。

　　充電電源取自原充電電路輸出端，在充電電源與電池的輸入電源之間．加入了電感器 L1 和 C1 ．組成倒“ L ”型濾波器，使充電電源能直接通過 L1 對電池充電．不影響其充電性能。

　　本維護(hù)電路的工作電源經(jīng)保險 F1 后通過 L2 等為其核心電路供電。本維護(hù)電路的信號判斷電路電源，由 D1 、 L4 、 Rl 、 R2 等構(gòu)成。經(jīng) R2 、 D6 和 U2 后，為維護(hù)電路提供可靠的 5V 電源，供 IC 和電池電壓等判別電路使用。 12V 和 24V 電池電壓識別電路，能自動識別接入維修的電池是 12V 的還是 24V 的，并指示出來。

2 ．維修脈沖產(chǎn)生電路

　　本維護(hù)電路的脈沖產(chǎn)生電路由 IC(40106) 產(chǎn)生，并經(jīng)過 JI 轉(zhuǎn)接插座直接驅(qū)動 Q1 ，讓 Q1 按照驅(qū)動脈沖導(dǎo)通與截止。再經(jīng)過 L2 、 L3 、 C5 、 D5 、 D7 等構(gòu)成電池維護(hù)脈沖生成電路。由 IC 產(chǎn)生的脈沖，經(jīng) Ql 驅(qū)動放大，在 L2 、 L3 上進(jìn)行儲能，根據(jù)電感特性， L2 、 L3 在本電路中將起主要作用。為了提升儲能效果，還加入了電容 C5 ，使其產(chǎn)生的脈沖能量更大。所形成的維護(hù)脈沖電壓。經(jīng)過 D5 疊加到充電電源上，形成充電脈沖維護(hù)。

3 ．電池識別電路

　　根據(jù)對不同電壓電池的接入，本維護(hù)電路對 12V 或 24V 電池具有自動識別轉(zhuǎn)換功能。同時，也對維護(hù)脈沖進(jìn)行跟隨調(diào)整。 12V 或 24V 電池自動識別電路由 R1 、 D10 、 R10 ～ R12 等電路組成。 R9 、 C7 、 Q2 、 C6 、 K1 、 D2 、 R6 、 R5 等組成 12V 或 24V 識別的頻率調(diào)整電路，當(dāng)接人電池為 12V 時，由于 D10 識別的作用．在 R9 和 R10 上無電壓形成， Q2 基極為低電平，使其 Q2 截止。一方面使 K1 繼電器無電不工作，將 R8 斷開路，接入振蕩電路中，其 IC 的振蕩頻率由 C2 、 R13 、 R8 、 R7 、 D3 、 D4 等構(gòu)成；另一方面， 02 截止后，相當(dāng)于將 R6 斷路，使 Q3 基極電位升高， Q3 導(dǎo)通， 12V 指示燈得電點亮，指示接入的電池為 12V 。同理 , 由于 D10 的作用， R11 和 R12 支路無電導(dǎo)通， Q4 截止， 24V 指示燈不亮。

　　當(dāng) 24V 電池接入后。由于 D10 識別， D10 導(dǎo)通，在 R9 和 R10 上有電壓， Q2 基極為高電平，使其 Q2 導(dǎo)通。一方面，使 K1 繼電器得電工作。將 R8 短路。不接入振蕩電路中，其 IC 的振蕩頻率由 C2 、 R13 、 R7 、 D3 、 D4 等構(gòu)成；另一方面 Q2 導(dǎo)通后，相當(dāng)于將 R6 接通，使 Q3 基極電位拉低， Q3 截止， 12V 指示燈無電不亮。而由于 D10 導(dǎo)通作用， R11 和 R12 支路得電， Q4 導(dǎo)通， 24V 指示燈點亮。指示接入電池為 24V 。

　　從電池接入識別電路中可以發(fā)現(xiàn)，如果是 12V 電池被充至一定數(shù)值，或 24V 電池電壓降到一定數(shù)值。則上述 12V 或 24V 電池電源指示燈均會被點亮．這不是什么故障，是由于一定電壓交換識別所致。當(dāng)電池充電后，即可立即識別。

二、掃描型 VRLA 蓄電池維護(hù)電路

　　本鉛酸蓄電池維護(hù)電路采用 PIC16F676 單片機(jī)作主控制器，電路如圖 2 所示。通過本裝置，利用普通充電電路平時對電池充電的同時．利用本裝置檢測電池電壓充電階段和時間，通過核心芯片單片機(jī) IC1 內(nèi)置程序計算，產(chǎn)生各階段、各不同狀態(tài)充電時的防電池硫化和減小硫化程度、以及對硫化電池的維護(hù)脈沖，以此保養(yǎng)和維護(hù)電池，延長電池使用壽命。

1 ．工作原理

　　(1) 電源輸入極性判別及轉(zhuǎn)換電路電源輸入極性判別及轉(zhuǎn)換電路分兩部分，一一是電源輸入極性轉(zhuǎn)換，指的是充電電路到維護(hù)電路的電源極性識別，還有就是維護(hù)電路到電池的電源極性識別；二是根據(jù)不同的充電器電源極性和電池輸入極性，再自動識別進(jìn)行匹配。充電端電源極性識別與極性轉(zhuǎn)換電路由 D6~D9 組成，無論電池接入極性如何，經(jīng)過該電路后都會把電源極性進(jìn)行歸屬為正負(fù)的正確輸入方式。電池端的電源識別與極性轉(zhuǎn)換，相對復(fù)雜點，由于電池電源可能是雙向供給的，并需要通過電池的極性來改變維護(hù)儀的輸出電壓，由此，首先要對電池的接入極性進(jìn)行識別，再在識別的基礎(chǔ)上進(jìn)行轉(zhuǎn)換。該部分電路原理設(shè)計根據(jù)多種充電電路的電池接入原理得來。主要電路由 D3 、 R3 、 D4 、 D10 、繼電器 K1 等組成。該電路是非常巧妙的電源極性自動識別與轉(zhuǎn)換電路．可應(yīng)用于任何雙向供電的電源極性識別與轉(zhuǎn)換電路中。

　　當(dāng) J1 與電瓶的接法為上正下負(fù)時， D3 、 R3 、 D4 、 D10 、繼電器 K1 等組成的電源極性識別轉(zhuǎn)換電路不工作．繼電器 K1 的常閉觸點將維護(hù)儀的輸出電源極性與電池接人電源極性匹配。當(dāng) J1 與電池的接法為上負(fù)下正時， D3 得電導(dǎo)通，經(jīng)過 R3 降壓后，在 D10 上形成穩(wěn)定的 12V 電源，為繼電器 K1 供電，使 K1 得電工作，其常開觸點接通，將電池電源極性轉(zhuǎn)換為與維護(hù)儀輸出電源極性一致。

(2) 電源電路

　　電源電路是維護(hù)儀本身所需要電源的電路。該部分電路由降壓電阻 R16 、濾波電容 C6 、 C5 、 C4 ，以及由 IC3 、 IC2 組成的兩級穩(wěn)壓電路構(gòu)成。一級穩(wěn)壓電源經(jīng) IC3 輸出的 9V 電壓為繼電器 K2 供電，第二級穩(wěn)壓電源 IC2 輸出的 5V 電源，為維護(hù)電路控制和其他電路供電。

(3) 控制電路

　　控制電路由矩形波產(chǎn)生、矩形波頻率自適應(yīng)自動控制掃頻、矩形波占空比自適應(yīng)自動控制功能電路等組成，該部分電路功能主要由單片機(jī) IC1(PIC16F676) 完成，該部分功能電路的實現(xiàn)．主要是靠對電源采樣電阻 (PICl6F676) 完成，該部分功能電路的實現(xiàn)。主要是靠對電源采樣電阻 R15 、 R5 的電源電壓信號進(jìn)行采集，然后根據(jù)特定的內(nèi)部算法，以及疊加在電池上電壓的階段來實現(xiàn)的，表現(xiàn)出對 IC1 的 RC4 、 RC3 端輸出的控制。除了電源階段電壓檢測外，還具有時間指定控制，避免充電電源損壞對電池過充，有效地避免熱失控等引起的電池充鼓、充爆等現(xiàn)象。

(4) 正負(fù)脈沖形成電路

　　正負(fù)脈沖形成電路由電能脈沖形成電感 L1 、 L2 ，電容 C1 、 C2 和快恢復(fù)二極管 D11 等組成。該電路還包括脈沖驅(qū)動電路 R4 、 V2 、 V3 ，以及保護(hù)穩(wěn)壓二極管 D12 ～ D14 。但從本電路形成波形來看．只能形成正脈沖波，而負(fù)沿脈沖幅度并不是很高，但經(jīng)過外加的蓄電池充電，就形成了正負(fù)完全對稱的正負(fù)尖脈沖。

(5) 狀態(tài)指示電路

　　狀態(tài)指示電路分三部分，一是電池接入指示電路，由 D1 和限流電阻 R1 組成。當(dāng)電池接入后， D1 會發(fā)光做出指示：二是充電器接入指示燈，由 D2 和 R2 組成；三是維護(hù)狀態(tài)的指示，由 IC1 的③ ~ ⑤腳、⑨ ~ ⑩腳及限流電阻 R7~R13 和數(shù)碼管 DS1 構(gòu)成。數(shù)碼管將顯示電池組的容量。從 1~10 顯示．表示電池組的目前容量。