摘要：針對現(xiàn)有電動自行車充電器的不足設(shè)計一種基于STC11F01E單片機的充電器。單片機通過檢測充電電流來控制基于UC3842的開關(guān)電源，當充電電流小于設(shè)定值時關(guān)閉輸出控制開關(guān)。單片機對充電時間計時，長時間無法轉(zhuǎn)入浮充階段時停止充電，并報警。利用該充電器充電能一定程度延長蓄電池的使用壽命。
關(guān)鍵詞：充電器；STC11F01E；電流；UC3842
0 引言
現(xiàn)有電動自行車充電器的特點為：不管電池好壞，一直保持輸出，部分導致電池鼓包、漏液等，帶來安全隱患；單一規(guī)格電池適用，更換電池時需更換充電器；輸出極性無統(tǒng)一標準，不同廠家充電器換用可能造成充電器燒壞。
針對以上情況設(shè)計了具有正負脈沖、自動停沖、適用不同容量電池并可檢測電池極性的電動車智能充電器。
1 硬件設(shè)計
1．1 主電路
開關(guān)電源采用基于UC3842的單端反激式，控制單元采用宏晶公司的STC11F01E單片機。STC11F01E內(nèi)部帶RC晶振、E2PROM及看門狗。單片機通過對輸出電流、電壓的檢測來控制開關(guān)電源輸出符合蓄電池充電曲線要求的電流、電壓，圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
1．2 脈沖電路
圖2為脈沖控制電路。單片機通過控制V3來控制PMOS管V1的通斷，即可控制充電器的輸出；通過瞬時打開V2給蓄電池短暫放電，提高蓄電池接受電流的能力。C61起到加快MOS管關(guān)斷速度的作用。
1．3 輸出功率控制電路
反饋電路采用精密穩(wěn)壓源TL431和線性光耦PC817構(gòu)成外部誤差電壓放大器。并將輸出電壓和初級側(cè)隔離。
開關(guān)key打到R312位置時Capacity choose為高電平，對應(yīng)選擇大容量電池，同時key的5腳接通R310。R310一端接輸出電流檢測點，另一端接U3D負端輸入，跟正端參考信號比較。U3D輸出通過二極管跟EL817相連。充電器輸出電流較小時U3D輸出高電平，對EL817無影響，當輸出電流大到一定值時U3D翻轉(zhuǎn)輸出低電平，EL817導通，EL817輸出端打開，控制UC3842停止輸出，達到限制功率的目的。R310阻值越大充電器輸出功率越大。key打在R313位置時Capacitychoose為低電平，選擇小容量電池，充電器輸出功率為小的檔位。圖3為輸出功率控制電路。
2 軟件設(shè)計
2．1 主程序
充電器上電后先檢測電池接入是否正確，極性正確則打開主輸出開關(guān)IRF9540，否則無輸出。之后檢測電池容量檔位，以輸出不同的充電電流及正負脈沖。程序設(shè)有看門狗。圖4為主程序流程圖。
充電器恒流階段充電超8 h說明電池有故障，單片機發(fā)出命令關(guān)閉主回路輸出開關(guān)；浮充階段充電超過3 h后關(guān)閉輸出。
2．2 充電控制
充電器判斷充電狀態(tài)主要根據(jù)充電電流控制充電器輸出，電流小于50 mA后關(guān)閉IRF9540。充電次數(shù)記憶在單片機的E2PROM中，滿20次后調(diào)用脈沖充電程序?qū)﹄姵剡M行修復充電。圖5為充電脈沖示意圖。充電20～200 ms后關(guān)閉充電主回路的PMOS管，打開放電回路的NMOS管，延時10～20μs，然后關(guān)閉放電回路，延時20～50μs后重新打開充電主回路進行充電，完成一個充放電(正負脈沖)周期，即充→放→停→充。另外不同的階段還可采取充→停→充的稱之為慢脈沖的充電模式。
3 結(jié)語
充電器經(jīng)充電試驗證明對電池有較好效果，特別是對于一些蓄電池知識比較缺乏的用戶，可以免除充電帶來的很多麻煩。試驗中當接入電池極性相反時充電器無輸出，指示燈為橙色，充電器各項功能正常。在對正常蓄電池充電時實測充電電流減小到50 mA左右充電器關(guān)閉輸出，綠色指示燈常亮。而在對一組缺水的電池充電7 h 50 min后充電器關(guān)閉輸出，并且紅燈常亮，提示電池有故障。該產(chǎn)品所用元器件較多，電路復雜，導致成本稍高，電路結(jié)構(gòu)有待進一步優(yōu)化。
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