一種鉛酸蓄電池充電器的設(shè)計(jì)與制作
隨著各種電動(dòng)汽車的發(fā)展，動(dòng)力電池充電器的需求將越來越多。充電器質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系到電池性能的發(fā)揮及壽命、充電器本身的智能化關(guān)系到用戶的使用方便及電力系統(tǒng)電力計(jì)費(fèi)等管理問題。不同電池，特點(diǎn)不同，充電策略也不相同。如將一種電池的沖電器做好了，就容易將技術(shù)向其他電池類型拓展。本選題具有實(shí)用性，對(duì)電賽方向人才培養(yǎng)也有針對(duì)性。
主要功能指標(biāo)：
輸入電壓?jiǎn)蜗?0HZ ±10%,電壓有效值波動(dòng)范圍220V ±20%,即有效值為176V-264V;
輸出直流額定電壓50V;
輸入端加功率因數(shù)校正，功率因數(shù)90 %;
充電初期效率大于80%;
輸入電流失真度小于4%;
充電過程分為激，快充和浮充；
具有溫度檢測(cè)功能，可根據(jù)電池和環(huán)境溫度改變充電策略；
具有友好的人機(jī)界面，可對(duì)充電策略進(jìn)行調(diào)整；
散熱方式：風(fēng)冷。
主電路的整體框圖：
EMI濾波電路：
C1和L1組成第一級(jí)EMI濾波
C2、C3、C4與L2組成第二級(jí)濾波。
L1,L2為共模電感
整流及功率因數(shù)校正電路：
整流橋：
流經(jīng)二級(jí)管電流ID=3.55A
二極管反向電壓V=373V
考慮實(shí)際工作情況故選BR601（35A/1000V）；
功率因數(shù)校正：
方案：BOOST型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有輸出電阻低，硬件電路及控制簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，故選用BOOST結(jié)構(gòu)；
芯片選擇：TI公司的UCC28019可控制功率輸出為100W-2KW,功率因數(shù)可提高到0.95,符合設(shè)計(jì)要求，故此次設(shè)計(jì)選用該款芯片；
電路圖
[!--empirenews.page--]DC-DC主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：
方案選擇：
在開關(guān)管承受峰值電流和電壓的情況下，全橋輸出功率為半橋的兩倍，并切在功率大于500W時(shí)，全橋相對(duì)于半橋更合適，故本次設(shè)計(jì)采用全橋拓?fù)洹?/p>
功率開關(guān)管選擇：
經(jīng)過整流濾波后電壓最大值為373V,最大初級(jí)電流為3.5A 考慮實(shí)際工作情況選擇FQA24N50
?。?4A/500V/0.2Ω）
輸出整流二極管：
整流二極管要承受的最大反相電壓為100V,電流為10A,考慮實(shí)際工作情況，我們選用MUR3060（600V/30A）
全橋電路圖：
整流濾波輸出電路：
驅(qū)動(dòng)電路：
PWM信號(hào)通過光耦隔離，經(jīng)過反相器進(jìn)入半橋驅(qū)動(dòng)芯片IR2110 ,如圖所示的Q1、Q2半橋驅(qū)動(dòng)電路，Q3、Q4驅(qū)動(dòng)電路與此電路相同。
輔助電源供電：
本設(shè)計(jì)系統(tǒng)供電采用另制輔助電源，系統(tǒng)框圖如下：
本供電系統(tǒng)可提供穩(wěn)定的12V,5V,-12V電壓，且效率較高。
智能控制電路設(shè)計(jì)：
電源PWM控制部分
本設(shè)計(jì)采用的電源核心控制部分的芯片為美國(guó)通用公司芯片SG3525.控制電路如圖：
[!--empirenews.page--]采樣電路
熱保護(hù)電路
本設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以檢測(cè)電池溫度，充電器溫度，當(dāng)電池過溫時(shí)會(huì)關(guān)閉PWM的輸出波形，使電路停止工作，同時(shí)單片機(jī)會(huì)報(bào)警提示，當(dāng)充電器過溫時(shí)，風(fēng)冷系統(tǒng)會(huì)開啟，如果溫度繼續(xù)升高，則充電器會(huì)停止工作。
過流，短路保護(hù)電路
當(dāng)電流過大，超過12A,電路會(huì)限流報(bào)警提示，在充電器啟動(dòng)之前會(huì)進(jìn)行短路檢測(cè)，當(dāng)電阻小于0.5Ω時(shí)認(rèn)為電路故障，并報(bào)警提示。
系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
四階段充電控制策略：
四階段充電策略解析：
激活充電：充電器開始工作后單片機(jī)采集采集蓄電池端電壓檢測(cè)，若電壓過低說明曾過度放電，為避免充電電流過大，實(shí)行小電流激活。
恒流充電：恒流充電為10A.
恒壓充電：恒壓充電電壓為59V.
涓流浮充：當(dāng)充電電流下降到恒流下的0.1倍式，即1A時(shí)，采用涓流浮充。
四階段充電策略保證充電初期能激活修復(fù)蓄電池，使蓄電池更經(jīng)久耐用，末期不過充，又能達(dá)到充滿的目的。
電源系統(tǒng)抗干擾
硬件抗干擾技術(shù)
電源EMC設(shè)計(jì)：整流二極管采用肖特基二級(jí)管做整流管，開關(guān)管回路加RCD網(wǎng)絡(luò)，輸入端加EMI濾波電路，優(yōu)化變壓器設(shè)計(jì)。
優(yōu)化PCB板布局和走線。
軟件抗干擾技術(shù)
采用程序模塊間遠(yuǎn)程攔截技術(shù)。
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