手机电池充电器

手机电池充电器（精选十篇）

手机电池充电器 篇1

一、跑马灯指示型万能充电器

图2为该款跑马灯指示型万能充电路原理图, 本电路完全根据实物绘制整理。

1.电路组成

从原理图中可知, 该万能充实质就是一个小型开关电源电路, 整个电路大致可分为以下几个部分:输入整流滤波电路、开关振荡电路、过压保护电路、次级整流滤波电路、稳压输出电路、自动识别极性及充电电路、跑马灯充电指示电路等。

2. 电路基本工作原理

当充电器插到交流电源上后, 220V交流电压经D1半波整流、C1滤波, 得到约300V左右的直流电压。由Q1、T1、R1、R3、R4、R5、C2等元件组成的开关振荡电路将直流转换为高频交流, 振荡过程如下。

通电瞬间, +300V电压通过启动电阻R1为开关管Q1提供从无到有增大的基极电流IB, Q1集电极也随之产生从无到有增大的集电极电流IC, 该电流流经开关变压器T1的1-2绕组, 产生上正下负的自感应电动势, 同时在T1的正反馈绕组3-4中也感应出上正下负的互感电动势, 该电动势经R3、C2等反馈到Q1的基极, 使IB进一步增大, 这是一个强烈的正反馈过程。

在这个正反馈的作用下, Q1迅速进入饱和状态, 变压器T1储存磁场能量。此后正反馈绕组不断的对电容C2充电, 极性为上负下正, 从而使Q1基极电压不断下降, 最后使Q1退出饱和状态, T1 1-2绕组的电流呈减小趋势, T1各绕组的感应电动势全部翻转, 此时T1 3-4绕组的感应电动势极性为上负下正, 该电动势反馈到Q1的基极后, 使IB进一步减小, 如此循环, 进入另一个强烈正反馈过程, 使Q1迅速截止。随后C2在自身放电及+300V对它的反向充电的作用下, 又使Q1基极电压回升, 进入下一轮循环, 从而产生周期性的振荡, 使Q1工作在不断的开、关状态下。

在Q1截止期间, T1次级绕组 (5-6绕组) 感应电动势的极性为上正下负, 此时D3导通, 该电动势对电容C4充电, 在C4上得到约10V (带负载时约7.6V) 左右的直流电压, 向负载供电。

在T1正反馈绕组外还设有由D2、C3、Z1组成的过压保护电路, 当220V电源电压异常升高导致输出电压也升高时, 过压保护电路中的稳压二极管Z1将反向击穿导通, 使开关管停振, 输出端无电压, 起到保护作用。

Q3的基极在5.1V稳压二极管的作用下, 电压稳定在5V左右, Q3发射极电压约为4.2V。Q4-Q7组成能自动切换极性的充电回路。被充电的手机电池接到U1与U2之间时, 当电池极性为如图1所示左负右正的时候, 位于对角线上的Q4与Q6将导通, Q5与Q7截止, 充电电流方向如图1中箭头所示;当电池反接时, 则Q5与Q7导通、Q4与Q6截止, 充电电流方向与刚才相反。即无论电池极性如何, 该电路均能保证按正确的极性为电池充电。

LED7为电源指示灯, 充电器插上220V交流电时, 该灯即发光, 在充电过程中熄灭, 直至电池充满后再次发光。

LED1-LED6两两串联组成三组跑马灯指示电路, 在跑马灯控制芯片ZXT-604的控制下, 三组发光二极管将轮流发光, 由于这六只发光二极管在电路板上交叉布局安装, 所以在充电过程中, 形成跑马灯 (旋转) 的充电指示效果。

由于在未插上充电电池时, Q2处于微导通状态, 其C极电压仅为约1.2V, 此时, 只有电源指示灯LED7处于正偏状态发光, 而跑马灯电路因达不到工作电压不工作, LED1～LED6不发光。而插上电池后的充电过程中, 由于Q3导通增强, 使Q2处于饱和导通状态, 其C极电压达到约7.6V左右, 此时电源指示灯LED7因反偏而熄灭, 而跑马灯电路得电工作, LED1～LED6轮流发光以作为充电指示。

3. 电路装配中应注意的问题

装配完成后的电路板如图3所示。该万能充虽然电路简单、元器件数量不多, 但是作为初学者的中职学生们在装配的过程中还是经常会出现各种各样的问题, 主要有以下几个:

(1) 二极管装错

本电路中, D2、D3、D4、D5、Z1五只二极管外形、颜色相同, 体积小, 型号字迹不易辩认, 如不提醒, 常有学生将这五只二极管装错。这五只二极管, D2、D3、D4为同一型号:1N4148, D5型号为C5V1, Z1型号为C2, 后两只为稳压二极管。

(2) 三极管装错

由于本电路采用分立元件, 一共有7只三极管, 其中Q2～Q7分别为S8050和S8550各3只, 前者为NPN, 后者为PNP, 一字之差, 学生很容易看错。而开关管Q1, 安装时装错极性也是常见错误之一, 本人甚至发现厂家提供的不同批次套件中Q1 (D13001) 竟然出现两种完全相反的排列!所以一定要求学生测量准确后再安装。

(3) 其它常见错误

电解电容极性装错、色环电阻识别不熟导致装错、开关变压器安装前未测量确认三组绕组是否断线、发光二极管不懂判断极性导致装反等。

(4) 电路板自身错误纠正

由于此电路套件采购自小厂, 其做工十分一般, 也存在一些错误 (电路板如图4所示) , 在指导学生安装时, 指导老师应提前纠正一些明显错误:

1) 电路板上有两处标有“R2”, 其中标为卧式安装的R2实际安装中应留空, 不装任何元件;标为立式安装的R2实际应为“D2”, 且极性应为“左负右正”。

2) 电路板中电容C2下方有一电解电容未标序号, 实际应为C3。

3) 电路板中D3下方有一发光二极管未标序号, 实际应为LED3。

建议在学生安装完所有元件后, 由指导老师检查确认无误后再通电试机。此外, 两电源金属片与电路板相接触处的铜箔 (图4中的L和N两处的六个小三角) 应提醒学生进行镀锡, 以防氧化, 但不用将金属电源接触片焊死在上面。

4. 元件清单

(所有元件的实物如图5所示)

5. 装配完成后的检查

在学生完成电路的全部组装, 并经老师检查无误后, 可通电试机, 在不接充电电池的情况下, 将本充电器插入220V插座后, 若电源指示灯LED7发光, 则基本表示电路安装成功。当然, 此时可装上一块充电电池进一步测试, 若充电过程中, 电源指示灯熄灭, 流水彩灯旋转发光, 则整个电路安装成功。在保证安全的情况下, 可指导学生测量、记录电路中各关键点电压, 测量中提醒学生注意“冷地”、“热地”问题!

6. 使用中的常见故障

与市面上购买的此类廉价充电器一样, 该充电器在使用中也容易损坏, 常见为开关管Q1击穿, 同时也伴随R5、R6开路。可将Q1更换参数稍高的D13003, 能一定程度提高电路可靠性。

7. 特别建议

因在今年的职业学校技能竞赛中, “电子产品装配与调试”项目不再采用往年让竞赛选手对照已有原理图使用PROTEL软件进行抄画的模式, 而是采用更加贴近实际的模式, 对照实体电路反向绘制电路原理图, 故在安装此电路前, 对于高年级的学生, 可以先只给出空电路板, 要求学生对照电路板实物进行“抄板”训练, 画出电路原理图, 其后再给出该标准电路图进行对照, 让学生逐步掌握“抄板”的技巧及电路图的规范画法。有条件的最好上机用PROTEL DXP 2004进行绘制。

二、采用充电专用集成电路芯片CT3582的万能充电器

这是一款采用充电专用集成电路芯片CT3582的万能充电器电路, 图6是其外观图, 图7为电路原理图, 本电路同样完全根据厂家提供实物绘制整理, 整体原理与上述电路大同小异。主要区别在于该充电器采用了专用芯片CT3582, 可靠性更高, 充电效果也更佳。

该电路元件更少, 安装成功率更高, 因原理与上述电路基本相同, 不再详细叙述, 只简单介绍CT3582引脚功能:

1脚:接被充电电池

2脚:接充电指示灯

3脚:接充电指示灯

4脚:接电源指示灯

5脚:模式选择 (该脚接Vdd时, 充电指示为2灯或3灯模式, 接GND时世七彩灯指示模式)

6脚:GND

7脚:接被充电电池

8脚:电源正极Vdd

该充电器同样具体自动识别极性功能。充电指示所采用的是一只七彩发光二极管LED2, 在充电过程中, 以七彩闪烁方式作充电指示。此外, 该电路在开关管Q1集电极处设有由R1和C1组成的消尖峰电路, 对开关管能起到一定保护作用。

简单的手机电池充电器电路图 篇2

发布者：深圳市朋越电子 http://pengyue.dzsc.com

下图是一个简单的手机电池充电器电路。设计简单，易于构建和廉价。它使用LM78XX调节，使输出电压调节和稳定。

下图是一个简单的手机电池充电器电路。设计简单，易于构建和廉价。它使用LM78XX调节，使输出电压调节和稳定。

手机在市场上提供的充电器是相当昂贵的。这里显示电路显示了作为一个低成本的选择收取手机或电池组，有一个7.2伏的评级，例如诺基亚6110/6150。

220-240V交流电源下台9V交流变压器X1。变压器的输出整流二极管D1至D4连接桥配置和积极的直流电源是直线有线充电器的输出接点，而负端通过限流电阻R2连接。

LED2的工作作为一个电阻R1为电流限制器和LED3服务，标志着充电状态，电源指示灯。虽然在充电期间，落差约3伏特发生在电阻R2，通过电阻R3 LED3切换。

外部直流电源源(例如，从一个汽车电池)也可能被应用到充满活力的充电器，在电阻R4后，极性保护二极管D5，限制了输入电流到

安全值。3端子正电压稳压器LM7806(IC1)提供固定的7.8V直流电压输出，因为LED1的共同端(2脚)和地面铁路IC1的输出电压上升到7.8V直流之间相互关联的。LED1的，也可以作为一个外部直流电源的电力指标。

手机电池充电有窍门 篇3

1.电池出厂前，厂家都进行了激活处理，并进行了预充电，因此电池均有余电。有朋友说电池按照调整期时间充电，待机仍严重不足。如果电池确为正品，应延长调整期再进行3至5次完全充放电。

2.如果新买的手机电池是锂离子电池，那么前3至5次充电一般称为调整期，充电时间应在14小时以上，以保证充分激活锂离子的活性。锂离子电池没有记忆效应，但有很强的惰性，应给予充分激活后，才能保证达到最佳使用效能。

3.有些自动化的智能型快速充电器，当指示信号灯转变时，只表示充满了90%，充电器会自动改变用慢速充电将电池充满。此时，最好再冲几小时将电池充满后使用，否则会缩短使用时间。

4.充电前，锂电池不需要专门放电，放电不当反会损坏电池。充电时尽量慢充电，减少快充方式，充电时间不要超过24小时。电池经过3至5次完全充放电循环后，其内部的化学物质才会被全部“激活”，达到最佳使用效果。

5.请使用原厂或声誉较好品牌的充电器。锂电池要用专用充电器，并遵照指示说明操作，否则会损坏电池，甚至会发生危险。

6.有很多用户常常在充电时还把手机开着，其实这样很伤害手机。因为在充电的过程中，手机的电路板会发热，此时如果有外来电话时，可能会产生瞬间回流电流，对手机内部的零件造成损坏。

7.电池的寿命决定于反复充放电次数，所以应尽量避免电池有余电时充电，否则会缩短电池的寿命。手机关机时间超过7天，应先将手机电池完全放电，充足电后再使用。

手机电池充电器 篇4

一、太阳能充电原理研究

所谓太阳能电池就是通过光化学效应或是光电效应把光能转变为电能的装置。利用太阳能资源的装置结构一般主要是以半导体Si组成P-N结, 当光能源照射到P-N结之上时, 对光子进行本征或非本征吸收, 从而生成光生载流子引发光伏效应现象, 产生与P-N结内电场方向相反的一个光生电场, 产生的方向则是P向N, 所产生的电场降低了势垒, 降低的量就是光生电势差, N端为负, P端为正, 此时就会有P区向N区的单向结电流产生, 构成单向导电效应, 从而得到等同于电池的功能与作用, 最终实现充电目的。

在目前市场上较为常见的太阳能电池以材料为类型来划分主要包括四种, 即纳米晶太阳能电池;功能高分子或有机半导体太阳能电池;铜铟硒、硫化镉等多元化合物太阳能电池以及硅太阳能电池, 其中应用较为广泛的就是硅太阳能电池。

二、太阳能手机电池充电器设计实例

1. 设计目的

本设计中的太阳能充电电路是基于单片机, 并借助脉宽调制技术实现智能控制手机电池充电流程, 使手机电池使用效率与太阳能电池的输出功率得以提高, 同时进一步使电池使用寿命得以延长。

2. 硬件设计

太阳能电池充电器的硬件组成主要包括电池组、脉宽调制控制设备 (PWM) 、处理器、采样电路、电源变换电路等, 这些主要硬件在充电器内形成闭环系统。其中硬件电路的核心就是PWM电路, 而控制核心则是单片机。

(1) PWM控制电路。电路中的供电电流大小由脉宽调制控制, 而脉宽调制发生器则是由输出自单片机的PWM波对电路的控制实现的, 它与主控制器的通讯则以中断方式进行并对脉宽进行减小或增大控制。

(2) 数据采样部分。系统中的电流检测是基于电流信号转换之上的, 也就是说必须先转化电流信号为电压信号, 才能完成A/D转换步骤。较为常见的转换手段是将精密电阻加入电路之中, 并通过精密电阻实现电流信号向电压信号的转换, 虽然这种方法便于测量, 但是当电路电流值过小时, 就会对测量的精确度造成极大的影响, 本设计中的电流转换利用了转换芯片MAX472, 这种转换芯片不仅常规电流测量方法中误差大、范围小等缺点进行克服, 而且还能够将测量精度提高, 并能够实现单片机对其的控制。

(3) 处理器。本设计所采用的处理器为51系列的89C51单片机, 这种单片机内置有三个八路I/O口、一个串口中断、两个外部中断、两个定时器且晶振频率为12MHz。单片机主要负责借助采样电路对太阳能电池板的充电状态以及输出电流、电压进行实时采集, 并通过计算来作出寻找电池板的最大输出功率与充电状态确定等动作。

3. 充电原理

如果过流、过放或过充现象出现在锂电池的放电或充电过程中, 就会导致电池使用寿命下降或是损坏。整个电池充电过程可分为三个阶段, 即预充、恒流充电以及恒压充电。若电池容量为800m Ah, 则其终止充电电压就为4.2伏。先利用80m A左右的电池实施恒流预充, 如果电池端的电压满足低压门限要求后, 再以800m A的恒流进行充电。在这个过程中电池电压一开始的斜率升压较大, 而当电池电压达到4.2伏左右时, 就自动转换为4.2伏恒压充电状态并使电流逐渐降低, 此时电压基本没有变化, 一直到充电电流降解至80m A左右时, 即认为即将充满, 能够停止充电。

4. 最大输出功率的确定

本设计采取对比的方法来寻找太阳能最大输出功率点所在, 即首先将太阳能电池板输出的电流与电压进行采集, 并将实时的功率计算出来, 而后进行继续采集, 即下图。

在比较法图中, 我们可以看出, 对比B点与C点, 如果等同或是大于B点时, 以正号权位标示, 而如果小于B点, 则以负号权位标示, 如果A点小于B点, 同样以正号权位标示。在完成三点对比后, 如果存在两个正号权位就是正斜率, 此时应将输出功率与输出电压增大, 而如果存在两个负号权位就是负斜率, 此时应将输出功率提高并将输出电压减小, 而如果存在一正一负就是零权位, 此时并不需要进行任何动作。三点功率取值的方法则为:先设置立足点, 即B点功率后, 先对C点功率进行读取, 再返回C点进行A点功率的读取。这种方法虽然存在着两个缺点, 一是日照量如果处于快速变化的状态下时, 无法实现最大功率点的确定, 二是相较于扰动观察法, 这种方法达到最大功率点所需时间较长。但是这种方法却能够使扰动观察法存在的判断误差以及不明干扰而导致的功率损失明显降低, 对整个控制效果来说, 是能够满足本设计要求的。

三、设计实现

本设计中的太阳能电池板为9伏的输出电压, 据上述已知充电电池最高的输入电压应小于4.2伏, 因此综合考虑电池保护的因素, 本设计输出电压的增加是由低向高逐渐实现的。

四、结语

综上所述, 太阳能资源作为目前被普遍应用的无污染、可重复利用的新型自然资源, 在各个行业领域都具有极大的应用与发展前景。本设计利用51系列的单片机作为主控制设备, 同时与其他电路与芯片结合所组成太阳能手机充电器, 并以PWM形式的电压实现输出。这种充电器的优点在于稳定性高、带载能力强、控制灵活, 另外所采取的闭环控制模式能够实现太阳能电池板最大输出功率点的自动寻找, 且具备自动调节功能、控制精度极高, 从而能够使手机电池的使用寿命有效延长、使用效率明显提高。希望能够为太阳能电池充电器的设计与实现提供一定的理论基础与实践经验。

参考文献

[1]张朝民, 滕宇, 徐卓超.太阳能手机充电器的研究与设计.[J].数字技术与应用.201 (13)

[2]赵云丽, 宋振灿.太阳能手机充电器的设计.[J].电子质量.200 (94)

[3]宋振灿, 邹继军.太阳能充电器的设计.湖南农机.2009, 3 (67)

手机充电器设计报告 篇5

题目：手机充电器设计

指导老师：翟永前

专业班级：电子信心工程专业12级

组别：第六组

组长：曹广振

团队成员：王沛、索彬、赵小芳、曹广振

院系名称：通信信号学院

智能充电器的设计

【摘要】

随着手机在世界范围内的普及，手机电池充电器的使用越来越广泛。充电器种类繁多，但从严格意义上讲，只有单片机参与处理和控制的充电器才能称为智能充电器。

该设计利用51单片机的处理控制能力实现充电器的智能化，在单片机的控制下，具有预充、充电保护、自动断电和充电完成报警提示功能。该设计包括了六个功能模块：

· 单片机模块：实现充电器的智能控制，如自动断电，充电完成报警提示。· 充电过程控制模块：采用专用的电池充电芯片实现对充电过程的控制。· 光耦模块：控制通电和断电，在电池充满电后及时关断充电电源。

· 充电电压提供模块： 将一般家用交流电压经过变压器、电压转换芯片等转换为5V直流电压。

· 电压测试模块：利用AD转换把充电电池两端的电压通过数码管显示出来。· C51程序：单片机控制电池充电芯片实现充电过程的自动化，并根据充电状态给出有关的指示。

【关键字】

单片机、电压转换、MAX1898、智能、充电器

【目录】

一、设计综述

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二、基本方案

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三、软硬件设计

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四、软硬件仿真

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五、测试

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六、设计体会

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一、设计综述

手机电池的使用寿命和单次使用时间预充电过程密切相关，锂电池是手机最为常用的一种电池，它具有较高的能量重量比、能量体积比，具有记忆效应，可重复充电多次，使用寿命较长，价格也越来越低。锂电池对于充电器的要求也比较苛刻，需要保护电路，为了有效利用电池容量，须将锂电池充点值最大电压，但是过压充电会导致电池损坏，这就要求较高的充电精度。

而大部分充电器多采用大电流的快速充电法,在电池充满后如果不及时停止会使电池发烫，过度的充电会严重损害电池的寿命。一些低成本的充电器采用电压比较法，为了防止过充，一般充电到90%就停止大电流快充，而采用小电流涓流补充充电，这样就使充电时间增长了。

一部好的充电器不但能在短时间内将电量充足，而且还可以对锂电池起到一定的维护作用，修复由于记忆造成的记忆效应，即电池容量下降现象。设计比较科学的充电器往往采用专用充电芯片配合单片机控制的方法。专用的充电芯片可以检测出电池充电饱和时发出的电压变化信号，比较精确的结束充电工作，通过单片机对这些芯片的控制，可以实现充电过程的智能化，以缩短充电时间，同时能够维护电池，延长电池使用寿命。

另外，比起一般充电器，智能充电器还增加了充电电压的显示，让我们能直观的看到电池的由预充、快充、满充充电阶段，从而加强对电池的维护。

二、基本方案

（一）方案分析

该设计采用逐个功能模块分析再组合的方法来实现方案。

1、单片机模块

智能的实现利用单片机控制,经过分析，单片机芯片可以选择Atmel公司的AT89C52，来控制充满电时蜂鸣器报警声，以及通过中断控制光耦器件通电和断电。

2、充电过程控制模块

根据手机锂电池的需求特性，选择采用Maxim公司的MAX1898作为电池充电芯片。充电芯片Max1898的内部电路包括输入电流调节器、电压检测器、充电电流检测器、定时器、温度检测器和主控器，输入电流调节器用于限制总输入电流，包括系统负载电流与充电电流，但检测到输入电路大于设定的门限电流时，通过降低充电电流从而控制输入电流，Max1898外接限流型充电电源和PNP功率三级管，可对单节锂电进行有效的快充，它通过外接电容设定充电时间，通过外接电阻设置最大充电电流。

定时电容C和充电时间Tchg的关系式满足：C=34.33×Tchg

最大充电电流Imax和限流电阻Rset的关系式满足：Imax＝1400/Rset

3、光耦模块

为了在充满电后能及时关断充电电源，则需要引入一个光耦模块芯片6N137。

6N137光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器，其内部有一个850 nm波长AlGaAs LED和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。具有温度、电流和电压补偿功能，高的输入输出隔离，LSTTL/TTL兼容，高速(典型为10MBd)，5mA的极小输入电流。6N137光耦合器的真值表如下：

4、充电电压提供模块：

由于一般家用电压为+220V交流电压，需要设置一个电压转换电路将+220V交流电压转换成+5V直流电。首先用变压器将220V交流电压转换成7V交流电，经过桥式整流变成直流电，再利用电压转换芯片LM7805将7V直流电压转换为5V直流电压。

5、电压测试模块

该部分采用AD转换来实现充电电压的现实。采用中断触发，基本原理是将一段时间内的输入模拟电压 Ui 和参考电压UR 通过两次积分，变换成与输入电压平均值成正比的时间间隔,再变换成正比于输入模拟信号的数字量。

把模拟信号转换成数字信号，转换原理为：

（二）方案实现功能

方案实现的功能，即充电过程：

· 预充

在安装好电池之后，接通输入直流电源，当充电其检测到电池时将定时器复位，从而进入预充过程，在此期间充电器以快充电流的10％给电池充电，使电压、温度恢复到正常状体，预充电时间由外接电容C9确定，如果在预充时间内电池电压达到2.5V，且电池温度正常，则进入快充过程；如果超过预充时间后，电池电压低于2.5V，则认为电池不可充电，充电器显示电池故障，由单片机发出故障指令，LED指示灯闪烁，· 快充

快充就是以恒定电流对电池充电，恒流充电时，电池的电压缓慢上升，一旦电池电压达到所设定的终止电压时，恒流充电终止，充电电流快速递减，充电进入满充过程，· 满充

在满充过程中，充电电流逐渐递减，直到充电速率降到设置值以下，或满充超时时，转入顶端截止充电，顶端截止充电时，充电器以极小的充电电流为电池补充能量，由于充电器在

检测电池电压是否达到终止电压时有充电电流通过电池电阻，尽管在满充和顶端截至充电过程中充电电流逐渐下降，减小了电池内阻和其它串联电阻对电池端电压的影响，但串联在充电回路中的电阻形成的压降仍然对电池终止电压的检测有影响，一般情况下，满充和顶端截止充电可以延长电池5％～10％的使用时间，· 断电

当电池充满后，Max1898芯片的2脚／Chg发送的脉冲电平会由低变高，这将会被单片机检测到，引起单片机的中断，在中断中，如果判断出充电完毕，则单片机将通过P2.O口控制光耦切断L7805向Max1898供电，从而保证芯片和电池的安全，同时也减小功耗。

· 报警

当电池充满后，MAX1898芯片的2引脚/CHG发送

三、软硬件设计

（一）硬件部分

1、单片机控制设计，电路如下：

电路说明如下：

（1）P3.1脚控制发出报警声提示；

（2）P3.0脚输出控制光耦器件，在需要的时候可以及时关断充电电源。外部中断0由充电芯片MAX1898的充电状态输出信号经过反向后触发

2、充电部分：该部分为设计的主核心部分，利用MAX1898配合外部PNP组成完整的单节锂电池充电器。电路图具体说明：

（1）MAX1898的电压输入脚IN输入电压范围为4.5 V~ 12V，锂电池的充电方式要求是恒

流、恒压方式，所以电源输入需要采用恒流恒压源。

（2）PNP场效应管为电压放大型器件,输入阻抗高,耐压高，通过外接的PNP场效应管提供锂电池的充电接口。

（3）引脚CT通过外接的电容CCT 来设置快充时的最大充电时间tCHG。

= 34.33×tmax

（4）引脚ISET通过外接电阻RSET来设置最大充电电流Ifast。关系式如下：

Ifast =1400/2.8×103 电路图如下：

3、光耦控制部分，实现电路如下：

电路说明：即当GATE输入为低电平时，OUTPUT输出为高电平；当GATE输入为高电平时，OUTPUT输出为低，即断电。

4、充电电压转换，实现电路模块如下：

5、总电路（总电路实际上是由第5部分的充电电压和下图构成）

（二）软件部分

1、程序流程图

2、程序代码及说明

//防止BattCharger.h被重复引用的h文件

#ifndef _BATTCHARGER_H #define _BATTCHARGER_H #include sbit GATE = P3^0;sbit BP = P3^1;

uint t_count,int0_count;#endif ***************************************************************** 主程序

*****************************************************************/ #include “reg52.h” #include “ABSACC.h” #include “intrins.h” #include “BattCharger.h” #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define PORTA4 XBYTE [0x7F8F]

uchar tab[]={0xc0,0xC0,0xC0,0xC0,0xC0,0xC0,0xC0};uchar tab2[]={0xC7,0xCB,0xD3,0xF3};uchar SEGPT2[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};unsigned int Num;

unsigned int getdata;

uchar keydata;

uchar selectkey;unsigned int date;sbit CLOCK=P3^5;uint tt=0;/* 延时子程序 */ void delay(Num){

unsigned int ii;

for(ii=0;ii

{}

}

/***************************************************************** 定时器0和中断0控制充电过程

*****************************************************************/ /* 定时器0中断服务子程序 */ void timer0()interrupt 1 using 1 {

TR0 = 0;// 停止计数

TH0 =-5000/256;// 重设计数初值

TL0 =-5000%256;

t_count++;

if(t_count>600)// 第一次外部中断0产生后3s

{

if(int0_count==1)// 还没有出现第二次外部中断0，则认为充电完毕

{ GATE = 0;// 关闭充电电源

BP = 0;// 打开蜂鸣器报警

}

else // 否则即是充电出错

{

GATE = 1;

BP = 1;}

ET0 = 0;

// 关闭T0中断

EX0 = 0;

// 关闭外部中断0

int0_count = 0;

t_count = 0;

}

else

TR0 = 1;

// 启动T0计数

}

/* 外部中断0服务子程序 */ void int0()interrupt 0 using 1 {

if(int0_count==0)

{ TH0 =-5000/256;// 5ms定时

TL0 =-5000%256;

TR0 = 1;// 启动定时/计数器0计数

t_count = 0;// 产生定时器0中断的计数器清零

}

int0_count++;}

/***************************************************************** 定时器1和中断1控制AD转换

*****************************************************************/ /* 定时器1中断服务子程序 */ void time1(void)interrupt 3 {

CLOCK=~CLOCK;

}

/* 外部中断1服务子程序 */ void int1(void)interrupt 2

{

getdata=0;

date=0;

getdata=PORTA4;

date=getdata*100/51;

tab[0]=SEGPT2[date/100]-0x80;

tab[1]=SEGPT2[date%100/10];

tab[2]=SEGPT2[date%10];

tab[3]=SEGPT2[0];TR0=0;}

/*显示子程序 */ void DISP(void){

unsigned int i;

for(i=0;i<5;i++)

{

P2 = 0;

P1 =tab[i];

P2 =tab2[i];

delay(255);

} }

/* 初始化 */ void init(){

EA = 1;// 打开CPU中断

PT0 = 1;

// T0中断设为高优先级

TMOD = 0x01;// 模式1，T0为16位定时/计数器

ET0 = 1;

// 打开T0中断

BP = 1;// 关闭蜂鸣器

int0_count = 0;// 产生外部中断0的计数器

IT0 = 1;

// 外部中断0设为边沿触发

EX0 = 1;

// 打开外部中断0

GATE = 1;

// 光耦正常输出电压清零

}

void main(void){

TH1=(65536-50000)/256;

TL1=(65536-50000)%256;

ET1=1;init();

while(1)

{

DISP();

PORTA4=0x00;

IT1 =1;

EX1=1;

}

}

四、软硬件仿真

该设计中，由于在Protues和Multisim里都找不到元件MAX1898和6N137，不过好在单片机对充电过程的控制不复杂，可以在protel里画图，然后直接在在电路板上焊接测试。因此该设计可以仿真的部分只有用于充电器两端的电压显示部分（即AD转换部分）。仿真调试步骤如下：

（一）在Keil程序里边新建项目，名称为“充电器显示”，并选择单片机型号为AT89C52.BUS。

（二）执新建文件，输入源程序保存为充电器显示.C，并保存，然后将源程序添加到项目中。

（三）执行菜单命令“在弹出的对话框中选择“Output”选项卡，选中“Greate HEX File”。

（四）编译源程序，得到HEX”文件。

（五）在proteus仿真平台上建立仿真原理图，并将程序上载到虚拟芯片上调试及运行。结果如下：

五、测试

（一）测试方法

1、线路连接

按仿真图在万用板上大概排下版，然后开始焊接，并连好每条线，检查无误后，进行下一步。

2、硬件是否工作测试

由于充电器电路实现比较特殊，芯片是否正常工作不好确定，且该设计有一部分不能仿真，只能根据资料仔细研究分析各芯片的引脚功能及特征，综合考虑、检测。一般的测试方法是：

（1）先用万用表欧姆档逐步测量线路，确保线路都连接正确。

（2）然后，编写一段测试程序进行调试，即看各端口的工作状态是否和预设的一致来检测

芯片是否工作，这个主要是测单片机是否正常工作，从而诊断出电路板是哪一部分出了问题然后再进行调试。

（3）根据充电芯片特性，预设芯片某个输入脚的状态，检测芯片输出是否和预想的一样，来检测芯片是否能正常工作。

（二）测试条件和测试环境

该设计测试条件要求不高，只需具备一些常见测试工具：电源、万用表、锂电池，便可以进行焊接测试。

（三）测试结果

充电芯片可以正常充电，实现预充、快充、满充，数码管显示实时充电电压。

六、设计体会

这次设计所以总的来说，不算顺利，基本上到最后我们才调试出来，因此我有很多感触。一开始的时候，从图书馆借了些资料，参照资料进行原理图的设计，而我们选择的题目用到的几个芯片都是我们以前没接触过的，于是就得到网上找相关芯片的资料，来了解芯片特性，从而实现芯片的控制功能，画出原理图，但由于我们所选的MAX1898和6N137芯片和不常见，电路有一部分不能进行仿真，这也决定了我们的调试会是一个艰巨的过程。

完成原理图的设计，然后是焊板，这是一个需要耐心加细心的过程，哪怕一个小小的错误也会使结果出不来，所以必须要一条线一条线的检查，确认无误才能在万能板上接。还有在焊接的时候也要特别小心，稍不注意就会被电烙铁烫到，或出错了把芯片给烫坏了或者不该连接的线路被焊锡连起来了。同时这也需要同组人的配合，三个人交换检查线路，出错的可能性就小一些，通过合作也使我懂得了认真严谨的工作态度和团队精神的重要性。

上边就说了我们的调试将会是一个艰难的过程，事实的确如此，我们前边的部分其实很早就完成了，后边的调试花去了大部分时间，一开始怎么调试从MAX1898的充电电压输出端BATT都为低电平，电路也检查不出问题，分析各连线也合理，老师检查完成情况的时候，让我们再买块充电芯片来试试，于是我们重新从网上买了芯片再测试就好了，结果发现是原来的芯片坏了，我们一开始也怀疑是芯片坏了，但因为我们的芯片必须得网购，怕麻烦我们就没买；还有一个错误导致充满电以后不能断电，我们一开始设计的光耦模块原理图是照资料上的直接画的，因为简单，我们也没怀疑它会有问题，可是最后怎么调试都不出来才去查资料，发现资料上有些默认的连接它省略了，而我们实物图中必须要连起来。通过这些错误我认识到做设计是一个必须要很有耐心的过程，对于任何的细节都应该仔细研究分析。

经过发现错误然后改正错误，通过大家的努力，我们组基本上完成了实验目标。从一开始的迷茫，到现在对综合电路的设计有了一定方向，知道了该怎么去着手分析电路、设计电路，还有怎么去查找资料，和进行电路的调试，这是一个学习和进步的过程。

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镍氢电池智能充电器的设计 篇7

作为一个好的充电器设计, 必须能够实时地对充电电路的电压, 电流这些关系到充电过程好坏的参数进行检测, 同时针对这些参数的变化调整充电的电流, 电压。只有这样才能保证延长充电电池的使用寿命, 同时又能快速地充满电池。

本系统的主要控制部分由ATmega16来承担, 单片机产生PWM输出, 控制MOS管的导通从而通过BUCK电路为充电电路产生脉冲电压, 再对电压, 电流进行采样, 通过单片机内部进行A/D转换, 得到所需的数据, 再根据这些数据调整PWM的占空比, 控制BUCK电路的输出电压, 从而完成了对充电电路的控制。

本系统的硬件核心部分是对BUCK电路的控制 (如图2) , 由单片机以固定的频率输出的PWM信号经过三极管Q1的放大后, 控制MOS管Q2的开关切换, 并利用调整PWM的占空比来调整Vo的大小, 有如下公式

Vo/VDC=D

(D为PWM的占空比)

当MOS管导通时, 电容通过电感被充电 (电感也吸收了能量) 。当MOS管断开时, 电感试图保持电流, 从而导致电流流过二极管、电感和电容。这就是一个工作周期。如果减少占空比开通时间减少, 断开时间增加, 输出电压也将下降。反之输出电压将增加。在占空比为50%时buck变换器的效率最高。

利用二极管D2的反向截至特性防止充电电池对单片机进行供电。

系统的检测电路的硬件构成如 (图3) , 由单片机的控制信号“Dis Charger”控制三极管Q3的导通截至, 当截至时对充电电池充电, 信号“Voltage”送单片机ADC通道0, 求出充电电压, 通过电阻R7两端的电压信号经运算放大器放大后送ADC通道1, 得到电压后除以R7的阻值后求出充电电流。

由于镍氢电池仍然存在一定的记忆效应, 对于电量尚未使用完的电池, 充电前应该先按键“KEY_2”, 由单片机的控制信号“Dis Charger”控制三极管Q3导通, 对电池放电, 以免使电池产生记忆效应。

充电池的温度信号由装在电池盒中的18B20采集后送单片机端口PA2。

二、智能充电器的软件设计

本系统电池充电过程分为预充电、快速充电、涓流充电三个阶段。预充电阶段电池应先用小电流充电, 电池的温度有所提高后, 转入快速充电阶段, 快速充电是用大电流充电, 电池的大部分电能在这一阶段恢复。当ΔV/Δt=0时, 转入涓流充电阶段, 如果没有发生温度和电压超出极限值, 则一直保持该状态, 直至最大充电时间为90分钟, 指示灯闪烁表示电池已充好。

预充电阶段大约4分钟, 第一分钟以0.1C的电流充电, 第二分钟以0.3C的电流充电, 第三分钟以0.5C的电流充电, 第四分钟以0.7C的电流充电。

快速充电阶段从第5分钟开始, 充电的电流为1C。在这一过程中充电器会每隔一分钟检测一次温度, 每隔一秒钟检测一次电压。这些数据将与上一次数据进行比较。一旦电池电池的电压不再变化, 进入涓流充电阶段。

涓流充电阶段。充电的电流为0.025C。并开始最大充电时间计时, 90分钟后自动切断充电电路。

简单实用的铅酸蓄电池充电器 篇8

在对蓄电池充电时设备是不需要对外输出电流的，能不能将LM338通过电路切换用在充电电路里呢?实践证明是可行的。使用LM338构成的对12V、4Ah铅酸蓄电池的充电电路如图1所示。

图1中的蓄电池处于对外输出电流的状态，当要对电池充电时，设备接市电。控制K1使J2吸合，蓄电池正极与BA接通，蓄电池进入充电状态。

本电路的关键是LM338可调三端稳压器，可以根据蓄电池充电过程中的不同状态，通过变换LM338的外电路使其具有“恒压”和“恒流”两种功能。在本电路中当电池电压低于15V时，LM338恒流输出;当电池电压充到15V电压时，LM338自动变为恒压输出。从而能很好地完成整个的设电过程。这个电路是如何达到这一目的的呢。

由电压比较器LM393及稳压二极管组成恒流恒压切换电路，Z1的稳压值为15V(为了保证比较器可靠切换，在调试时让比较器IC1 (2) 脚略低于15V)，当电池电压高于此值时，LM393 (1) 脚输出高电位，J1通电继电器吸合。当电池电压低于此值时，LM393 (1) 脚输出低电位，J1失电释放。

按钮开关K1处于分开位置时，对外供电，当需要充电时，按下K1，电池正极与继电器的第二组公用接点 (4) 脚接通，此时的电池电压低于15V, 比较器 (1) 脚输出低电位，三极管G1截止，继电器J1释放， (11) ～ (13) 脚通， (4) ～ (6) 脚通。此时LM338处于恒流输出状态，电流大小=1.25/ (R5∥R6) A，大约提供0.65A的恒定电流。

当铅酸蓄电池两端电压达到15V时，IC1 (1) 脚输出高电位，三极管G1导通，继电器J1吸合， (9) ～ (13) 脚通， (4) ～ (8) 脚通，等效电路如图2所示。

蓄电池智能充电器检测系统 篇9

本文所介绍的蓄电池充电器是针对输入电压变化范围大,如AC380V,变化范围±20%,输出为额定电压DC110±5V,可连续调节电压的铅酸蓄电池组充电器。该充电器属于智能型充电器,充电过程中可以灵活设定充电模式和电流限流值,实现自动限制电流的恒流充电过程。

1 蓄电池智能充电器系统介绍

蓄电池智能充电器对单一使用恒压的充电方式进行改进,引入了自动限流充电方式。由于系统中的充电电流是通过控制DC/DC变换器进行限定的,所以比传统的电阻限流更为有效。

充电过程中,当蓄电池电压比较低时,先采取大电流恒压限流充电。此方式有3个充电电流档:19,25,50A,在保证充电电压的基础上,分别将充电电流限制到相应的值上。充电时,通过单片机控制先使用大电流限流档进行大电流恒压充电,然后依次将充电电流允许值降低进行小电流恒压充电;当蓄电池电压充到接近额定电压时,充电转为恒压方式。这时,因为蓄电池的电压已较大,所以充电电流不会超过规定值。上述的复合式充电方式,可以克服传统充电方式中可能出现的充电电流超限的情况,在保证将蓄电池完全充满的前提下,既有效限制了充电过程中的电流,又具有很快的充电速度。充电器对蓄电池组的充电过程按照蓄电池自身的充放电曲线进行,更好地符合蓄电池的固有特性,大大降低充电过程中对蓄电池造成损坏的可能性。

2 蓄电池智能充电器的原理与组成

蓄电池智能充电器的主电路图如图1所示。

图1中,DC/DC变换器采用全桥直流变换电路,C1为输入侧的滤波电容,耐压250V,容量为10000μF。Cs为IPM模块的吸收电容,容值较小。IG-BT管T1至T4组成逆变桥两个桥臂。Tr为高频变压器,变比为1:0.7。变压器副边采用高频全波整流,D1和D2为起整流作用的快速二极管。L为输出侧滤波电感,电感量75μH,C2为输出侧滤波电容,耐压250V,容量为4700μF。

充电器的容量为5kW,额定电流45A。主回路的输入电压为机车辅助发电机发出的DC110V电源,输出由相应的模式决定。输入的直流电压接入接触器主触点后,先由单相逆变桥逆变成高频交变的方波电压加在变压器的原边。经过高频变压器后,副边交变的方波电压由全波整流电路整流成直流单极性的方波电压。最后,经过LC滤波产生所需要的直流充电电压。

充电电路中还引入了变换器输入侧滤波电容C1的预充电辅助电路。若该电容上原本电压为0时,输入DC110V电源直接投切到充电主回路上,会使电容上的电压跃变,从而产生很大的电流尖峰。这既容易对器件造成损害,也会影响电路其他各部分的正常工作。因此,在投切辅发电源到主回路之前,要先将该电压进行必要的处理,减小电流冲击:在充电器刚开机时,先控制接触器将预充电电路投切到主回路上,用蓄电池组上的剩压对电容C1进行预充电;当电容上的电压达到要求后,再由控制器控制接触器将DC110V电源投切到主回路上,充电器进入正常工作状态,由控制器控制主回路对蓄电池进行充电。

在充电过程中,需要使用传感器检测充电电流、电压和温度,由单片机进行模式识别和切换。各传感器在主回路中的位置如图1所示。DC/DC变换器的输入侧使用电流传感器A1采集输入电流,用来过流保护;LC滤波电路的输出侧使用电流传感器A2和电压传感器V1,分别检测蓄电池的充电电流和充电电压。单片机根据此电流值和电压值确定相应的充电模式,产生充电电流和电压的给定值,输入到电流和电压的PI调节器,与充电电流和电压一起进行闭环控制。最后,2个PI调节器的输出取最小值,驱动PWM波发生器产生相应脉宽的PWM波形,控制IPM产生充电过程中的充电电压和电流。

充电过程中充电电压和电流决定着充电系统的工作模式,输入电流用于对电路的过流保护,其稳定性和精度、线形度直接决定着系统工作性能。所以.相应电量传感器的选型十分重要。

3 霍尔型传感器在蓄电池智能充电器中的应用

3.1 霍尔型传感器的特点

霍尔型传感器采用LEM型传感器,被测电路和测量变换电路之间没有直接的电气联系,具有很好的隔离作用,对被测电路各相关量的影响也很小。

LEM型传感器转换精度高,抗干扰性强,工作频带宽,工作可靠性也很高:足够宽的工作频带可以如实反映蓄电池在充电过程中电压和电流量的变化情况,极大地降低测量误差,提高控制精度,为控制器及时进行充电模式切换和故障判断,以及采取相应的保护措施提供了可靠的保证。LEM型传感器有很强的抗干扰性,电源电压的波动对传感器的影响较小。经过实际的长时间上车带载调试,性能十分稳定,没有发生因为干扰而导致的工作异常现象,对提高系统的可靠性起到了积极的作用。在机车上的恶劣机械振动环境中传感器也仍能正常工作。同时,LEM型传感器也满足充电机工作的环境温度要求。

3.2 霍尔型传感器的选型

3.2.1 电流传感器

系统中共需要2只电流传感器A1和A2,分别测量DC/DC变换器的输入电流和蓄电池的充电电流。

(1)电流传感器A1:系统中DC/DC变换器的输入侧额定电流为45A,考虑到输入电流波动要留出一定的裕量,采用LEM型电流传感器LT108-S7测量输入侧电流。

传感器主要参数:原边额定有效值电流:IPN=100A;测量范围:0～±150A;副边额定有效值电流:ISN=50mA;总精度±0.6%;线性度小于0.1%。

(2)电流传感器A2:蓄电池的充电电流限流值最大为50A,所以,选取原边额定电流为50A的LEM型电流传感器LT58-S7测量充电电流。

传感器主要参数:原边额定有效值电流IPN=50A;测量范围:0～±70A;副边额定有效值电流:ISN=50mA;总精度±0.8%;线性度小于0.2%。

3.2.2 电压传感器

系统中使用了1个电压传感器V1,测量蓄电池的充电电压。

系统中充电电压额定值为110V,选取LEM电压传感器LV28-P测量蓄电池组的充电电压。

传感器参数:原边额定有效值电流:IPN=10mA;副边额定有效值电流:ISN=25mA;总精度±0.6%;线性度小于0.2%。

3.3 霍尔型传感器的安装

电流传感器:系统中检测输入电流和充电电流的电流传感器LT108-S7和LT58-S7使用螺丝固定在支架上工作。

电压传感器:系统中检测充电电压的电压传感器LV28-P焊接在专用传感器板上,使用螺丝固定在充电器基座上。

4 外围电路的设计和参数配置

4.1 传感器的信号变换电路

图2所示电路是本充电器中使用的信号变换电路。

4.2 传感器的外围电阻值选配

对于LEM型电流传感器负载电阻的选择,首先应满足传感器的相应要求,阻值在规定的范围之内;其次,还要和信号变换电路相互匹配,并且满足变换电路的参数限制。要防止负载电阻两端的电压在输入调理电路之后,导致输出波形失真。图中全波整流电路输入量不能超过电路中运放的供电电源±12V。如果负载电阻选得过大,全波整流电路输入量也相应较大,可能导致输出波形失真,引入测量误差。过大的负载电阻会限制被检测电流量和电压量的幅值范围,使传感器的测量能力不能完全发挥。另一方面,若选得太小,在整个电流范围内,转换得到的输出电压都很小,由于A/D转换器精度的限制,最后转换的数字量对被测信号的分辨率很小,也会限制测量精度。因此,在选择负载电阻阻值时,应综合上述两种情况加以考虑。负载电阻的取值对传感器的线性度也有影响,选取阻值时应综合判断合理选择,保证传感器的线性度最优。

按照上述标准,系统中各传感器的负载电阻值最后选取如下:输入电流传感器负载电阻选取150Ω;输出电流传感器负载电阻选取150Ω;输出电压传感器负载电阻选取300Ω。

对于电压传感器,输入电路所串外部电阻的选取也应注意。它决定着被测电压与原边电流的比值,同时对传感器的线性度也有影响。

系统中电压传感器测量的是110V直流电压,选定的外接电阻为15kΩ。根据该值可以得出正常状态下原边的输入电流为7.3mA(

4.3 电磁兼容性设计

系统中主要采取了下列方法解决充电器的电磁兼容性问题:

(1)使用模块电源,各处供电电源分散供电;

(2)检测信号线分开走线,远离大电流通路,高频器件,开关管等干扰源;

(3)在输入信号端使用高频滤波网络;

(4)对单片机的信号线、晶振等环节采取抗干扰设计;

(5)在传感器的调理电路输入侧加接LC滤波网络。

5 实验结果与波形

实验过程中,使用大功率电阻模拟负载,以及100Ah的铅酸蓄电池组负载进行老化试验。在直流110V充电电压下,充电电流最高达到50A时,充电工作正常,故障保护功能正常。图3给出了实验时IGBT模块中1个桥臂中上、下2只IGBT的驱动信号。从波形中可以看出,该时刻IGBT的开关频率为9.52kHz,上、下桥臂互补通断。通过该波形可以分析出2个驱动脉冲之间已加上了死区时间,防止上、下直通故障。图4给出了DC/DC变换器中高频变压器副边某时刻的电压波形。

6 结束语

实验结果和现场调试情况表明,该铅酸蓄电池智能充电器的设计可以满足现场实际应用的要求,实现了恒压充电过程中的自动限流充电控制功能,提高了充电的效率和质量。系统中,LEM传感器测量信号实时、精确,满足故障保护,稳压、限流等控制精度的要求。传感器的外围接口电路、供电电源、走线、电磁兼容性能等均满足实际应用的要求,系统设计合理。

摘要：介绍蓄电池智能充电器测控系统,阐述智能充电器设计方案和霍尔型(LEM型)电压、电流传感器在智能充电器中的应用,说明传感器的选型及其外围电路的设计和参数配置等问题,实现了铅酸蓄电池恒压充电过程中的自动限流充电控制功能,提高了充电的效率和质量。

关键词：智能充电器,霍尔型传感器,外围电路

参考文献

[1]李靖,黄绍平,张深基.LEM传感器在电气参数测试中的应用[J].湖南工程学院学报

[2]曹建,丁家封.LEM电流传感器在电力设备介电特性在线监控中的应用[J].仪表技术与传感器,2001(4)

[3]狄毅莹,朱永明.一种内燃机车蓄电池检测仪[J].内热机车,2004(7):39-41

适合铅酸蓄电池充电的太阳能充电器 篇10

目前在太阳能充电系统中主要使用的蓄电池有三种即开口铅酸蓄电池 (Vent Lead Acid Battery) 、阀控铅酸蓄电池 (Valve Regulation Lead Acid Battery) 和镍钙、镍氢、镉镍电池 (Nickel-Calcium, Nickel-Hydrogen Battery) 。在这三大类电池中, 开口铅酸蓄电池由于在其使用过程中存在水的易泄漏、易挥发、比容量低等缺点, 而镍钙、镍氢电池虽然容量大, 但价格昂贵。阀控铅酸蓄电池 (VRLA) 由于其价格低、容量大、自放电率低、结构紧凑、不存在镉镍电池的“记忆效应”、寿命长、免维护等优越性[1,2,3], 对于无人值守或缺少技术人员的偏远地区使用特别适用, 从而在太阳能充电系统中得到大量的应用[4]。

影响铅酸蓄电池寿命的因素有很多, 其中过充电程度就是其中的一种。在太阳能充电系统中过充电程度随季节天气的变化而变化, 在冬天, 蓄电池可能一直没有充满过, 而在夏天, 蓄电池却可能经常是满的。为了延长蓄电池的寿命, 必须合理的控制蓄电池的充电过程。当蓄电池充电到一定程度时要停止充电或减小充电电流, 防止不合理的过充电对蓄电池造成损害[5,6,7,8]。

1 铅酸蓄电池的充电方法

普通的铅酸蓄电池的充电方法很多, 本文采用的是在符合智能充电[9]的条件下对蓄电池充电。美国科学家马斯 (J·A·Mas) 对铅酸蓄电池充放电过程中的析气问题进行试验, 提出了以最小析气率为前提的铅酸蓄电池充电电流曲线, 如图1所示。

归纳为马斯三定律。主要论点是:以最小出气量为前提的充电电流是一条指数曲线, 在充电过程中的任一时刻t, 可接受的最大充电电流ia可由式 (1) 表示, 即:

式中I0:充电初始最大电流;α:充电接受率。

根据此式, 我们可以得出的结论是:蓄电池是按照其充电接受率而接受充电的, 如果低于a值的充电, 充电时间将会延长, 但是超过a值的充电, 充电时间不但不会缩短, 反而会使电池气压和温升有所增加。因此, 蓄电池只有在获得较大充电接受率同时抑制电池析气现象产生的条件下, 才可以用较短的时间使电池充满。

知道了蓄电池的可接受充电电流曲线, 按照这条曲线采用智能控制的方法使蓄电池的充电电流始终保持在这条曲线所对应的充电电流附近, 达到了蓄电池快速充电的目的, 同时对蓄电池影响也不大, 这种控制方法统称为智能充电控制。然而在太阳能充电系统中此法不合适, 因为太阳能充电系统中充电电源本身即太阳能并不是真正的无限电源, 这个电源是有限的;同时在对蓄电池充电的还必须考虑电源电流是否合适。因此, 在太阳能充电系统中, 对蓄电池的充电没有固定的规律, 充电的情形是随光照强度和温度的改变而变化的。

2 太阳能电池最大功率跟踪的方法

2.1 最大功率跟踪的基本原理

在太阳能充电器中, 太阳能电池是最基本的环节, 若要提高整个系统的效率必须要提高太阳能电池的转换效率。图2是用图解法得出太阳能电池的工作点的示意图。在图2中, 直线表示负载电阻的I/V特性, 曲线表示太阳能电池的电流-电压即 (I/V) 曲线, 二者的交点即为太阳能电池的工作点, 工作点的电压和电流既要符合太阳能电池的I/V特性又符合负载本身的I/V特性, 在本系统中, 太阳能电池的工作点的电压和电流既要符合太阳能电池的I/V特性又要符合蓄电池马斯曲线的特性。因为在给定的温度和光照条件下, 太阳能电池的输出功率存在着最大点, 所以太阳能电池能否工作在最大功率点取决于其所带的负载大小。因此, 如果交点不在最大功率点上, 那么太阳能电池和负载就处于失配状态, 太阳能电池所产生的电能就没有被充分利用[10]。

我们知道, 外界的因素, 通常是人为无法改变的, 温度和光照在一天中是变化的, 太阳能电池的输出特性也随之变化, 要使太阳能电池始终能够输出最大功率, 必须适当的改变其所接负载的大小。本论文利用控制器通过控制开关管的导通状态来实现最大功率跟踪的, 太阳能电池所接的等效负载是开关管占空比和DC/DC变换器与其所带负载的函数, 通过调节开关管的占空比就可以达到改变太阳能电池负载大小的目的, 从而实现最大功率跟踪。

2.2 扰动观察法

何寻找最大功率很重要, 本论文采用扰动观察法。

扰动观察法主要根据太阳能电池的P/V特性, 通过扰动端电压来寻找MPPT (Maximum Power Point Tracking) , 其原理是周期性地扰动太阳能电池的工作电压值 (V+△V) , 再比较其扰动前后的功率变化, 若输出功率值增加, 则表示扰动方向正确, 可朝同一方向 (+△V) 扰动;若输出功率值减小, 则往相反 (-△V) 方向扰动。通过不断扰动使太阳能电池输出功率趋于最大。此时应有:

此种方法的最大优点是结构简单, 被测参数少。无需知道太阳电池的特性曲线, 在太阳能光伏系统最大功率点跟踪控制中常采用此方法。图3是扰动观察法流程图。

3 本系统的充电方法

在本系统中, 蓄电池总的充电策略是动态跟踪蓄电池可接受的充电电流, 如果蓄电池的充电电流符合或者通过调整占空比能使其符合当前马斯曲线所对应的最佳充电电流即最大充电电流时, 便可以此电流对蓄电池充电;否则就要在符合马斯曲线前提下以最大功率对蓄电池充电。这样就保证蓄电池几乎在无气体析出的条件下充电, 起到保护蓄电池的作用。

考虑到最大功率处所对应的电压有时会低于蓄电池的充电电压, 因此, 需要加入DC/DC升压变换器, 由于本系统是对24V铅酸蓄电池充电, 因此所选用的DC/DC变换器的输出电压应大于24V铅酸蓄电池所的电压, 所以, 本设计选用MAX668芯片[11]。

图4是太阳能充电器的结构图, 其中, 前级AD采样模块采集的太阳能电池输出的电流和电压值;后级AD采样模块采集的是铅酸蓄电池的充电电流和电压值。

4 实验及结果

本实验的太阳能电池在标准测试条件下的额定峰值功率为36W, 开路电压为21.5V, 经实验, 得到直接对蓄电池充电和采用MPPT算法充电在不同条件下测得的充电电流, 实验表明, 采用了MPPT充电控制器以后, 在相同的外界条件下, 太阳能电池的充电功率比直接充电有了明显的提高。

摘要：文章针对铅酸蓄电池及太阳能电池输出伏安特性曲线的特点, 设计了基于单片机控制的太阳能充电器。通过扰动观察法, 改变占空比, 使充电器在符合马斯曲线的条件下以最大功率工作, 增强太阳能电池的转换效率。

关键词：马斯曲线,扰动观察法,最大功率

参考文献

[1]许建.潜艇蓄电池放电过程的仿真研究[J].电源技术.1998, (22) :75-78

[2]桂长清.电动车用阀控铅蓄电池的寿命考核[J].蓄电池.2000, (1) :17-20

[3]雷惊雷, 张占军, 吴立人等.电动车用电源及其发展战略[J].电源技术.Vol.25No.12001, (1) :40-59

[4]Stefano Barsali and Massimo Ceraolo.Dynamical Models of Lead-Acid Batteries:Implementation Issues.IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, VOL.17, NO.1, MARCH2002:16~23

[5]谢歆.铅酸蓄电池的荷电状态指示仪研究[M].安徽:安徽理工大学硕士论文.2003:5

[6]朱松然.铅酸蓄电池技术[M].北京:机械工业出版社.2002

[7]朱松然.蓄电池手册[M].北京:人民邮电出版社.1997

[8]罗光毅.蓄电池智能管理系统[D].浙江:浙江大学硕士学位论文.2003:23-24

[9]徐曼珍.新型蓄电池原理与应用[M].北京:人民邮电出版社.2005.1

[10]曹旭阳.独立光伏路灯系统MPPT控制器设计[D].青岛:中国海洋大学硕士学位论文.2006:9-10