下载文档原格式
阀控式密封铅酸蓄电池电技术实施方案为保证电源系统安全，防止在日常维修中蓄电池放电工作过程中突然掉电的事件发生，制定此技术实施方案一、蓄电池维护过程的相关标准1、蓄电池容量标准2V系列采用连续浮充制的蓄电池组实存容量(10小时率)按运用年限为：1至5年应不小于10小时额定容量的90%；6至8年应不小于10小时额定容量的80%。
12V系列采用连续浮充制的蓄电池组实存容量(10小时率)按运用年限为：1至3年应不小于10小时额定容量的90%；4至5年应不小于10小时额定容量的80%。
2、蓄电池电压标准（1）2V系列蓄电池浮充电压(环境温度25℃) 满足产品技术要求：一般单体为2.23V～2.27V；48V电池组为53.52V～54.48V。
浮充电压与温度的关系：环境温度自25℃每上升（或下降）1℃，每只电池浮充电压应降低（或提高）0.003V。
均衡充电电压：满足产品技术要求：一般单体为2.30～2.35V；48V电池组为55.2～56.4V。
端电压均衡性：开路状态，同组各单体电池间电压差应不大于20mV；浮充状态，同组各单体电池间电压差应不大于90mV；10小时率放电状态，同组各单体电池间电压差应不大于200mV。
（2）12V系列蓄电池浮充电压(25℃) 满足产品技术要求：一般单体为13.38～13.63V。
浮充电压与温度的关系：环境温度自25℃每上升（或下降）1℃，每只电池浮充电压应降低（或提高）0.018V。
均衡充电电压满足产品技术要求：一般单体为13.80～14.10V。
端电压均衡性：开路状态，同组各单体电池间电压差应不大于100mV；浮充状态，各单体电池间电压差应不大于480mV；10小时率放电状态，同组各单体电池间电压差应不大于600mV。
3、蓄电池放电标准核对性放电试验：以实际负载进行放电试验，放出蓄电池额定容量的30%～40%。
2V电池前5年，12V电池前2年。
容量测试：离线测试，放出蓄电池额定容量的80%以上，单体电池端电压不应低于放电终止电压。
基于嵌入式系统的铅酸蓄电池充电控制器设计绪论铅酸蓄电池作为一种可重复使用的储能设备得到了广泛的应用，但是充电一直是影响其使用寿命的关键问题。
因此，本文致力于研究并设计一种快速、安全、智能的蓄电池充电控制器。
本文根据充电系统的功能要求和技术指标，进行了总体方案设计。
蓄电池充电控制器的控制方式采用基于时下最常用的嵌入式ARM7 微处理器LPC2292的数字控制。
充电系统采用多模式充电控制策略，分别为激活充电、大电流快速充电、过充电和浮充电四种模式。
根据充电系统的总体方案，对充电控制器的硬件和软件进行了详细的设计与实现。
硬件部分主要充电控制器的驱动电路，采样电路，保护电路以及辅助电源的设计。
软件部分主要包括介绍了μC/OS -II 实时操作系统在ARM7上的移植和各个软件模块包括A/D 采样、控制器数据的处理以及数据在LCD 显示等程序的实现。
关键字：嵌入式；铅蓄电池；充电控制器；LPC2292ABSTRACTAs a reusable energy storage device to the lead-acid battery has been widely used, but the charge has been a key issue is the impact of its useful life. Therefore, this paper is committed to research and design a fast, safe, smart battery charge controller.According to the charging system functional requirements and technical specifications, the design of the overall program. Battery charge controller control among the most commonly used embedded ARM7 microprocessor LPC2292-based digital control; charging system using multi-mode charging control strategy, were activated charging, high-current fast charge, over-charge and floating charge four mode. According to the general scheme of the charging system, a detailed design and implementation of the hardware and software of the charge controller. The hardware part of the main charge of the driving circuit of the controller, the sampling circuit, the protection circuit and an auxiliary power supply design. The software part includes ARM7 transplant of μC / OS-II real-time operating system and software modules, including the A / D sampling, the controller data processing and data in the LCD display program realization.Keywords: embedded; lead-acid batteries; charge controller; LPC22921 绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 蓄电池充电装置的研究现状 (1)1.3 蓄电池充电方法的研究 (2)1.3.1恒流充电方式 (2)1.3.2恒压充电方式 (2)1.3.3浮充方式 (2)1.3.4涓流充电方式 (3)1.3.5分阶段充电方式 (3)1.4本文研究内容 (3)2 蓄电池充电控制器的总体方案设计 (4)2.1 充电控制器的功能和技术要求 (4)2.2 蓄电池充电控制器的总体方案 (4)2.3 充电主电路拓扑结构分析 (5)2.4 系统控制方式的分析与选择 (6)2.5 蓄电池充电方法的选择 (7)3 嵌入式ARM 及LPC2292 微处理器介绍 (9)3.1 嵌入式系统概述 (9)3.1.1 嵌入式系统的定义 (9)3.1.2 嵌入式系统的特点 (9)3.2 嵌入式系统的现状和发展趋势 (10)3.2.1 嵌入式系统的发展现状 (10)3.2.2 嵌入式系统发展的未来趋势 (10)3.3 常用微处理器 (11)3.4 ARM MCU 介绍 (11)3.5 ARM7 介绍 (12)3.5.1 ARM7 系列 (12)3.5.2 ARM7TDMI 介绍 (12)3.6 LPC2292 微处理器简介 (13)4 基于嵌入式的充电控制器的硬件设计 (16)4.1 接口电路设计 (17)4.1.1时钟电路及复位电路 (17)4.1.2 JTAG 调试接口电路 (18)4.1.3 LCD 串行接口设计 (18)4.1.4 RS232 接口设计 (19)4.2驱动电路的设计 (20)4.3 采样电路设计 (21)4.3.1输入电压采样电路 (21)4.3.2蓄电池端电压采样电路 (22)4.3.3蓄电池充电电流采样电路 (22)4.3.4蓄电池温度采样电路 (23)4.4保护电路设计 (24)4.5电源电路设计 (24)5 嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ (26)5.1嵌入式操作系统 (26)5.1.1 操作系统概述 (26)5.1.2 μC/OS-Ⅱ的特点 (26)5.2 μC/OS-Ⅱ的移植 (28)5.2.1 μC/OS -II 的文件体系 (28)5.2.2 μC/OS-Ⅱ的移植内容 (29)5.2.3μC/OS-Ⅱ在系统中的应用 (29)5.2.4μC/OS-Ⅱ的消息邮箱 (30)6 系统软件设计与实现 (31)6.1 系统软件的总体结构 (31)6.2 应用μC/OS -II 的必要准备 (31)6.2.1 定义任务优先级 (31)6.2.2 定义任务栈空间 (31)6.2.3 定义消息邮箱 (32)6.2.4 μC/OS -II 的基本函数 (32)6.3 主控模块及其流程图 (33)6.4 主任务模块及其流程图 (34)6.4.1 A/D 采样模块软件设计 (34)6.4.2 数字滤波模块软件设计 (34)6.4.3 充电模式的设计 (35)6.4.4 LCD 显示任务模块及其流程图 (35)7 结论 (37)参考文献 (38)致谢 (39)1 绪论1.1 研究背景及意义自从1859 年法国科学家普朗特以铅为电极制成铅酸蓄电池以来，铅酸蓄电池经过一百多年的发展与完善，已经成为世界上广泛使用的一种化学电池，铅酸蓄电池由于其成本低、容量大、安全可靠等特点，在通讯、铁路、军事、电动汽车、光伏发电等各个领域都有广泛的应用，逐渐发展成为社会生产和人类生活中不可缺少的设备。
铅酸电池智能充电器设计摘要铅酸蓄电池在直接供电和备用供电等场合获得了比较广泛的应用。
为了更加有效合理的对铅酸蓄电池充电的作用，所以在给蓄电池充电的过程中，应合适的给电池充电，从而减少充电时对电池的损害。
达到保护电池，维持电池的使用寿命。
由于蓄电池在充电时的温度是变化的，所以在设计充电器时应把温度考虑到充电的因素当中。
对充电过程的进一步精确控制。
本文中铅酸蓄电池充电器主要用到的芯片UC3909，介绍了UC3909控制智能充电器的工作原理，分析了电池充电时的各种状态，具体解决方案，做到对电池的伤害最小，并设计了应用于铅酸电池硬件控制电路，监控电路的设计方案，对UC3909，HT46R23等芯片做了简单介绍，并且还对蓄电池充电器系统硬件电路的设计做了较为明确的说明和具体的软件编程。
另外，本文还对电池的充电电压和电池温度的监控流程进行了初步设想，从而实现充电器的智能化。
对蓄电池在充电时起到了一定的保护作用，基本上解决了充电时的电能浪费和能源浪费的问题。
为今后的减排节能起到了一定作用。
关键词：UC3909；HT46R23；铅酸蓄电池；智能充电；控制Intelligent lead-acid battery charger designABSTRACTLead-acid battery in direct power supply and backup power supply has been widely used. In order to more effective and reasonable, the function of lead-acid battery charging so on battery charging process, should be suitable for the battery, and thus to minimize damage to the battery when charging. To protect the battery, to maintain the service life of batteries. Due to the temperature of the battery when charging is changing, so in the design of the charger should be the temperature when considering the factors of charging. Further precise control of the charging process. The chip UC3909 lead-acid battery charger is mainly used in this paper, introduces the working principle of intelligent charger UC3909, analyzes several kinds of battery charging status, the specific solutions, to achieve the minimum damage to the battery, and designs the hardware control circuit used in lead-acid battery, the control circuit design, to UC3909 HT46R23 chip made simple introduction, but also on the battery charger system clear instructions to the hardware circuit design and software programming in detail. In addition, this article also for charging voltage of the battery and battery temperature monitoring process has carried on the preliminary conception, so as to realize the intelligent of the charger. For the protection of the battery when charging have played a role, basically solved the charging electric energy waste and energy waste problem. Play a certain role for the future of the emissions reduction and energy saving.Key words:UC3909; HT46R23; Lead-acid batteries; Intelligent Charger; Monitoring目次摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2智能铅酸电池的发展 (1)1.3常见充电方法概述 (2)1.4课题的目的和意义 (2)1.5课题的组织安排 (2)2 系统的总体方案及芯片简介 (4)2.1系统的总体方案 (4)2.2系统软件实现方案 (4)2.3充电电路硬件设计方案 (4)2.3.1基于UC3909及外围元件充电电路设计方案 (4)2.3.2基于充电电压的监控电路设计方案 (5)2.3.3基于电池温度监控设计方案 (5)2.3.4基于充电器电源电路设计方案 (5)2.3.5基于恒定+5V电源电路设计方案 (6)2.4 UC3909简介 (6)2.4.1概述 (6)2.4.2引脚排列与功能说明 (7)2.5 HT46R23芯片简介 (8)2.5.1概述 (8)2.5.2引脚排列与功能说明 (8)2.5.3内部框图 (10)2.6 MC34063芯片简介 (11)2.6.1概述 (11)2.6.2引脚排列与说明 (11)2.7 DS18B20芯片简介 (11)2.7.1概述 (11)2.7.2引脚排列与功能 (12)2.7.3内部框图和主要特性 (12)2.8液晶显示模块简介 (13)2.8.1管脚介绍及主要技术参数 (13)2.8.2相关指令 (14)3 铅酸蓄电池智能充电系统硬件电路设计 (15)3.1铅酸蓄电池充电问题分析 (15)3.2铅酸蓄电池智能充电器的结构及充电方法 (16)3.2.1充电电路的电路结构 (16)3.2.2充电电路的电路充电方法 (16)3.3铅酸蓄电池智能充电器电路设计 (17)3.3.1电铅酸蓄电池充电电路实现功能 (17)3.3.2输入电源电路 (18)3.3.3MC34063降压变换电路 (19)3.3.4UC3909及外围元件组成的充电电路 (19)3.3.5电池的充电电压的监控电路 (22)3.3.6蓄电池充充电温度监控电路 (23)3.3.7恒定+5V电源电路 (24)3.3.8继电保护电路 (24)4 铅酸电池充电系统软件设计 (26)4.1系统软件设计注意事项 (26)4.2铅酸电池充电系统软件设计 (26)4.3系统各子部分软件设计 (27)4.3.1A/D转换子程序采样部分 (27)4.3.2液晶显示部分 (27)4.3.3温度传感器部分 (28)设计总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)1 绪论1.1 引言近些年来，铅酸蓄电池凭借着性能稳定、寿命长、低成本、还有可逆性等特点，使得铅酸蓄电池成为一种新型的能源。
基于UCC3809及UC3909的电动自行车充电器目前已商品化的电动自行车绝大多数使用密封式铅酸蓄电池。
铅酸蓄电池充电时，阴阳两极上的硫酸铅把固定在其中的硫酸成分释放到电解液中，分别变成海绵状铅和氧化铅，从而使电解液中的硫酸浓度不断变大；反之，放电时阳极上的氧化铅和阴极板上的海绵状铅与电解液中的硫酸发生反应变成硫酸铅，而电解液中的硫酸浓度不断降低。
当铅酸蓄电池充电不足时，阴阳两极板的硫酸铅不能完全转化变成海绵状铅和氧化铅，如果长期充电不足或过放电，则会造成硫酸铅结晶，使极板硫化，造成蓄电池疲劳、休克甚至报废；反之，如果电池过度充电，阳极产生的氧气量大于阴极的吸附能力，使得蓄电池内压增大，导致气体外溢，电解液减少，还可能导致活性物质软化或脱落，电池寿命大大缩短。
蓄电池设计寿命一般都在8年以上，但电动自行车蓄电池往往2～3年就会损坏，其原因主要是因为充电不合理造成其寿命缩短。
有鉴于此，笔者设计制作了一款四阶段恒流限压式密封铅酸蓄电池充电器。
1 充电器原理1.1蓄电池充电曲线铅酸蓄电池充放电的过程是电化学反应的过程。
充电时，硫酸铅形成氧化铅；放电时氧化铅又还原为硫酸铅。
硫酸铅是一种非常容易结晶的物质，当电池电解溶液中的硫酸铅浓度过高或静态闲置时间过长时，就会“抱成”团，结成小晶体，这些小晶体再吸引周围的硫酸铅，就象滚雪球一样形成大的惰性结晶，结晶后的硫酸铅充电时不但不能再还原成氧化铅，还会沉淀附着在电极板上，造成了电极板工作面积下降，这一现象叫硫化，也就是常说的老化。
这时电池容量会逐渐下降，直至无法使用。
所以，导致铅酸蓄电池失效和损坏的主要机理就是极板的硫化。
蓄电池如果过放电，则硫酸铅浓度变大,很容易造成硫酸铅结晶，使极板硫化，造成蓄电池疲劳、休克甚至报废。
经过大量试验证明，蓄电池极板刚刚出现结晶时，如果能够及时利用微电流对其进行充电，可使硫酸铅结晶溶解，从而消除极板硫化，而且对电池极板亦无任何损伤，所以这是一种无损伤修复铅酸蓄电池极板硫化的有效方法。
开关型锂/铅酸电池充电管理芯片HB6290 功能特性简述●适用于1至4节锂离子/锂聚合物，单节或2节铅酸电池高效率电流模PWM充电器●0.5％的充电电压控制精度●可编程充电电流控制●恒压充电电压值可通过外接电阻微调●智能电池检测●软启动●开关频率600KHz●LED 充电状态指示●短路检测，保护●电池充电过压保护●输入管脚最大耐压20V●外置电池温度检测●内置充电时间限制●工作环境温度范围：-20℃～70℃●MSOP-10封装应用●手持设备●充电器●移动仪器概述HB6290 为开关型1至4节锂离子/锂聚合物，单节或2节铅酸电池充电管理芯片，非常适合于便携式设备的充电管理应用。
HB6290 集高精度电压和电流调节器、预充、充电状态指示和充电截止等功能于一体，采用MSOP-10封装。
HB6290 对电池充电分为三个阶段：预充（Pre-charge ）、恒流（CC/Constant Current）、恒压（CV/Constant V oltage）过程，恒流充电电流通过外部电阻决定，恒压充电电压可通过外部电阻微调。
HB6290 集成电池温度检测，过压及短路保护，确保芯片安全工作。
HB6290 集成智能电池检测功能及超时错误恢复功能，方便用户使用。
典型应用电路BAT管脚定义HB6290 MSOP-10封装模块功能框图推荐工作条件电气参数典型波形图1 快冲模式开关驱动波形图2 恒压模式开关驱动波形工作流程图功能描述充电流程Safety Timer电池检测对于电池不在的情形，BAT脚的电压会在0和V OVP之间不断翻转直到新电池插入。
睡眠模式移除输入电源进入睡眠模式。
当VCC 电压低于UVLO 阈值，或VCC 低于V BAT +250mV ，HB6290进入睡眠模式，电池放电电流达到最小。
充电电流设定电池恒流充电电流值I CHARGE 由下式计算可得：ISETSNS ISETISET CHARGE R R V K I ⨯⨯=其中，V ISET 是ISET 脚的输出电压，在恒流充电阶段为1V ，在预充电阶段为0.2V 。
阀控式铅酸蓄电池的特性、应用及维护阀控式铅酸蓄电池的特性、应用及维护摘要：介绍了阀控式铅酸蓄电池的工作原理、特性、应用及维护时应注意的问题，并结合例子说明如何选择蓄电池为 UPS及电力系统配套。
关键词：蓄电池；浮充；电池容量蓄电池自 1859年由法国人发明使用至今已有 143年历史。
1957年英国首先发明了再化合免维护汽车蓄电池，德国阳光公司发明了触变性凝胶工业用铅电池， 1983年美国 GNB公司发明并生产了 I型阴极吸收式密封铅酸蓄电池， 1985年日本 YUASA公司开始生产 MSE系列大型阴极吸收式密封铅酸蓄电池。
随之英国制订出标准 BS6290第四部分（ 1987）铅酸固定型单体蓄电池和蓄电池组（阀控密封规范）； IEC制订出 IEC896— 2（ 1991）固定型铅蓄电池一般要求和试验方式，第二部分：阀控式；日本制订出了JISC8707— 1992 密封式固定型阴极吸收式铅蓄电池；中国邮电部制订出YD/T799— 1996通信用阀控式密封铅酸蓄电池技术要求和检验方法；中国电力部制订出 DL/T637— 1997阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件。
以上标准成为产品质量考核的技术标准。
上世纪 80年代起，国外生产类似产品的企业大量发展， 1988年深圳华达电源系统有限公司引进了美国 GNB公司的技术，在消化吸收后开始生产阀控式铅酸蓄电池，通过并联组合最大容量可达 12 960 Ah。
20世纪 90年代我国生产类似产品的厂家遍及全国。
1 阀控式铅酸电池的工作原理阀控式铅酸蓄电池的设计原理是把所需份量的电解液注入极板和隔板中，没有游离的电解液，通过负极板潮湿来提高吸收氧的能力，为防止电解液减少把蓄电池密封，故阀控式铅酸蓄电池又称“ 贫液电池” 。
阀控式铅酸蓄电池的极栅主要采用铅钙合金，以提高其正负极析气（ H2和 O2）过电位，达到减少其充电过程中析气量的目的。
正极板在充电达到 70％时，氧气就开始发生，而负极板达到 90％时才开始发生氧气。
基于UC3909芯片对铅酸蓄电池的充电管理方案2013-01-24 21:49:00 来源:维库电子关键字：UC3909铅酸蓄电池充电管理目前急需解决的有铅酸蓄电池使用寿命较短及系统在弱光条件下充电能力不足这两大问题。
系统储能元件铅酸蓄电池设计寿命约三年，但由于充电方式、存储方式以及人为等诸多因素的影响导致其使用寿命过短，需要经常更换，不仅加大了使用成本也影响了系统的稳定性。
另外大部分已使用的系统在弱光条件下充电能力不足，导致系统太阳能板利用率不高；传统提高弱光充电能力的方法是采用组态优化控制来实现，即根据外界光照强弱采用继电器控制太阳能板组件按照串联或并联等不同的组合方式给蓄电池充电，确保太阳能板组件输出电压始终达到设定充电电压。
这种方法虽然可以实现弱光充电，但在组态变化的瞬间，电路输出电压波动较大，影响系统稳定性。
此外，由于采用继电器控制，继电器的机械开关触点在工作较长时间后容易磨损失灵甚至引起误操作。
为了有效提高系统弱光充电能力，本文采用超级电容器组及升降压电路来实现弱光条件下有效充电，并采用UC3909 实现对胶体密封铅酸蓄电池智能化充电管理，延长蓄电池使用寿命。
1 铅酸蓄电池充电特性铅酸蓄电池的充电特性是由其最大接受充电能力来体现，是在保证蓄电池析气率较低、温升较低时所能承受的最大充电电流。
其充电特性曲线方程式为：式中，I 为充电电流；I 0为初始最大充电电流；a 为最大接受力比；t 为充电时间。
在实际的电池充电管理过程中，要使蓄电池的充电过程完全吻合该充电特性曲线存在较大困难。
因此本着提高充电效率、保障蓄电池使用寿命、实现合理有效充电的原则，参考充电特性曲线，采用智能控制芯片UC3909 实现对胶体密封铅酸蓄电池分段充放电控制管理。
2 基于UC3909 控制器的四阶段充电目前独立型太阳能照明系统中蓄电池充电控制器一般采用的是三阶段充电方式，即先恒流充电、再恒压充电、后浮充充电。
但由于某些应用场合的蓄电池会经常出现过度放电的情况，如果一开始就直接进入较大电流充电的恒流充电阶段，容易造成热失控，易损坏蓄电池。
万方数据 万方数据 万方数据＜ＰＡＬＩＧＮ＝”ＣＥＮＴＥＲ”＞＜ｉｍｇｓｒｃ＝”＜％＝ｇｒａｐｈＵＲＬ％＞”ｗｉｄｔｈ＝４００ｈｅｉｇｈｔ＝２００ｂｏｒｄｅｒ＝０ｕｓｅｍａｐ＝”＃＜％＝ｆｉｌｅｎａｍｅ％＞”＞＜／Ｐ＞＜／Ｂ（）ＤＹ＞＜／ＨＴＭＬ＞（上接第６１页Ｊ４建议图４蓄电池整合显示效果图ＵＣ３９０９在传统充电方式的基础上，为了解决均衡性这个技术难点，可以增加无损型电流分流电路的电池均衡模块［４］。
由若干单体电池组成的蓄电池组，如果不对其采用均衡充电，那么在多次充放后将造成单体蓄电池的充电不均，最终会影响使用寿命。
在《电动汽车用密封铅酸蓄电池技术要求和检验方法》中，对蓄电池在充电过程中其各单体电池的端电压最高与最低差值不大于２０ｍＶ的要求。
而无损型电流分流电路能够将充电电流从端电压较高的电池单元中分流至下～电池单元处，即把端电压较高的电池单元从充电回路中分离出去，而余下的电池则继续充电，最后各单体电池的端电压达到相等并一直保持相互均衡。
特别是在ＵＰＳ的浮充充电中，使用该方法其效果非常明显。
３蓄电池整合显示效果经过以上的Ｊａｖａ技术开发，取得了满意的显示效果，整合显示效果如图４所示。
在任何一台连接内网的计算机上，只要你具有登陆权限，都可以方便地连接到动力监控系统中，实时查看动力监控所有监控数据。
对于蓄电池，更可以全方位的了解运行情况，为监控系统的进一步开发提供了基础。
参考文献：［１］飞思科技产品开发中心编著．ＪＳＰ应用开发详解（第二版）［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２（）０４．［２］李卓玲．Ｊａｖａ程序设计使用教程［Ｍ］．大连：大连理工大学出版社，２００３．［３］古新生．面向对象程序设计（基于Ｊａｖａ语言）［阅．广州：华南理工大学出版社，２００３．５结束语ＵＣ３９０９是目前市面上比较好的阀控铅酸电池专用充电管理芯片，正确使用能让电池达到预期的使用寿命，并带来巨大的经济效益。
参考文献：［１］朱松然．铅蓄电池技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００２．［２］Ｔｅ】【ａｓＩｎｓｔｒ呦ｅｎｔｓ．ｕｃ３９０９ｃｂｔａｓｈｅｅｔ［ＥＢ／０明．（１９９９）［２００７—１０－１５］．ｈｔｔｐ：／／ｆｏｃｕｓ．ｔＬｃｏｒｎ．ｃｎ／ｃｎ／ｌｉｔ／ｄｓ／ｓｙｒｎ—ｌｉｎｋ／ｕｃ３９０９．ｐｄｆ［３］田黎明，王连军．基于ｕ０９０９的ＵＰＳ蓄电池充电器［Ｊ］．计算机工程与设计，２００７，７（１３）：３２４２—３２４４．［４］ＫｕｔｋｕｔＮＨ．ＡＭｏｄｕｌａｒＮｏｎＤｉｓｓｉｐａｔｉｖｅＣｕｒｒｅｎｔＤｉｖｅｒ—ｔｅｒｆｏｒＥｖＢａｔｔｅｒｙＣｈａｒｇｅＥｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ［Ｃ］．ＡＰＥＣ’９８ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．Ａｍｈｅｉｍ，１９９８，１：５１０—５１５． 万方数据。
p新特器件应用阀控铅酸电池开关型充电控制器U C3909及其应用西安石油学院张凤霞空军电讯工程学院武勇摘要:U C3909阀控铅酸电池开关型充电控制器主要用于铅酸电池快速充电器。
在通信、电力、交通和UPS中,阀控铅酸电池的容量很大,采用线性充电控制器U C3906时,效率较低。
UC3909除了具有U C3906的主要功能外,增加了PWM控制器,因此可以很方便地制成开关型充电器。
本文详细介绍了U C3909的内部结构、外部电路的设计方法,还给出了实用电路。
关键词:阀控铅酸电池开关型控制器浮充充电涓流充电1.概述利用U C3909充电控制器,可以组成开关型铅酸电池快速充电器。
该芯片中的平均电流型PWM控制电路,可产生充电状态逻辑电平。
充电状态逻辑电平根据充电状态控制充电器的输出电压和电流。
该芯片中的欠压封锁电路,保证加入足够的电源电压。
此外该芯片中还含有差动电流取样放大器、精度为1%的基准电压,- 3.9m V/e热敏电阻线性化电路、电压和电流误差放大器、PWM振荡器、PWM比较器、PWM锁存器、充电状态译码器和一个100mA的集电极开路输出驱动器。
内部框图如图1所示。
该芯片的极限参数如下:p电源电压V CC:40V;p OUT、STAT0、ST AT1脚电压:40V;p输出灌电流:0.1A;p CS+和CS-脚电压:0.4V~V CC;p其它脚电压:0.3~9V;p存储温度:-65~150e;p结温:-55~150e;p焊接温度(焊接时间10s):300e。
2.管脚功能UC3909管脚排列如图2所示,各管脚功能如下:1脚(RT HM):该脚与接地脚之间应接入检测电池温度的10k8热敏电阻。
在整个工作温度范围内,热敏电阻的阻值按指数规律变化。
为了正确取样电池温度,热敏电阻阻值的变化将使内部2.3V基准电压按- 3.9mV/e 变化。
2脚(VLOGIC):精密基准电压,其值为5V?1%。
该脚与接地脚之间应接入0.1L F电容。
3脚(GND):接地脚,该脚为内部基准电压和所有门限电压的基准点。
集电极开路输出晶体管的发射极接到该脚。
4脚(V CC):该芯片的电源电压输入脚。
芯片工作电压范围为7.5~40V。
该脚与3脚之间应接入1L F旁路电容。
5脚(OU T):PW M驱动器输出脚。
集电极开路输出晶体管的灌电流为100mA。
6脚(ST AT1):晶体管开路集电极输出端,它是充电状态的第二译码位。
充电状态与ST AT 0和STAT 1的关系如表1所列。
7脚(STAT 0):晶体管开路集电极输出端。
对于逻辑电平0来说,该脚输出电压为0.27V ,该输出端是充电状态的第一译码位。
8脚(STAT LV):充电器在浮充状态下,该位为高电平。
9脚(OVCT AP):过充电电流检测比较器输入脚。
在过充电状态下,当输出电流逐渐减小到浮充门限值时,该比较器输出控制信号。
10脚(CHGENB):充电器起动比较器输入端。
当电池电压较低时,该比较器使充电器进入涓流充电状态,电压误差放大器输出高阻抗,10L A 固定电流流入CA -脚,以设定涓流充电电流。
11脚(VAO):电压误差放大器输出端。
该放大器输出电压箝位在5V 。
12脚(VA -):电压误差放大器的反相输入端。
13脚(CA -):电流误差放大器反相输入端。
14脚(CAO):电流误差放大器输出端。
在芯片内部,该脚电压箝位在4V,在芯片内部该脚与PWM 比较器反相输入端相连。
图2UC3909引脚排列图1UC 3909内部电路表1 充电状态译码表充电状态ST AT 0ST AT 1涓流充电00大电流快速充电01过充电10浮充充电11图3采用UC3909的开关型充电器实际电路15脚(CSO):电流取样放大器的输出端,该脚输出电压在内部被箝拉在5.7V。
16、17脚(CS+和CS-):电流取样放大器的的反相和同相输入端。
电流取样放大器的固定增益为5。
18脚(RSET):该脚与接地脚之间应接入一只电阻,以便设置振荡器的充电电流和振荡器涓流控制电流。
振荡器充电电流约为1.75/R SET,振荡器涓流控制电流约为0.115/R SE T。
19脚(OSC):振荡器斜坡电压控制脚,在该脚与3脚之间应接入一只电容器C T,振荡器斜坡电压应在1.0V到3V之间变化,振荡器振荡频率可由下式计算:f=11.2C T R S ET20脚(R10):该脚与3脚之间应接入一只10k8电阻,以便产生修正热敏电阻温度所需的电压差。
3.开关型快速充电器原理与设计采用U C3909的铅酸电池开关型快速充电器实际电路如图3所示。
虚线框图内为U C3909。
该充电器输入直流电压范围为12~40V。
UC3909采用具有平均电流限制的电压控制回路,精确地控制铅酸电池的充电速率。
虽然平均电流限制电路较复杂些,但是控制回路的设计比较简单。
3.1控制回路原理(1)电流取样放大器(CS)电流取样放大器的固定增益为5,补偿电压为2.3V,它的作用是检测取样电阻R S两端的电压。
该电压与电池充电电流成正比。
取样电压的正端接到电流取样放大器的反相输入端,以保证极性正确的电压加到PW M比较器。
当电池没有充电电流时,电流取样放大器的输出端(CSO)电压为2.3V。
电流取样电阻R S的阻值应等于350mV 除以最大允许充电电流。
为了减小功耗,R S应取较小的阻值。
最大充电电流I BU LK由已知的电压误差放大器最高输出电压(V OH=5V)、取样电阻R S 两端允许的最大压降V R S和电阻R G1和R G2的阻值决定。
R G1 R G2=5V RS(V L OGIC-V CA-)=5V RS5-2.3= 1.852I BULK R S为了避免电流取样放大器输出饱和,必须限制电池取样放大器输出端(CSO)电压的最大幅值。
因此电流取样电阻R S两端最高压降必须限制在2V以内。
无充电电流时,电流取样放大器输出端电压V CSO= 2.3V;最大充电电流时,电流取样放大器输出端最高电压V M AX(CSO)= 2.3V- 2.0V=0.3V(2)电压误差放大器(VEA)电压误差放大器(VEA)检测电池电压,并把它与热敏电阻引起的基准电压2.3V-3.9m V/e进行比较。
电压误差放大器输出电压转换为电流控制信号,与电流取样放大器输出信号相加。
电压误差放大器(VEA)最高输出电压限制在5V,这样可限制最大负载电流。
在涓流充电状态下,充电开始时比较器使电压误差放大器输出开路(高阻抗输出)。
此时,涓流偏置电流与电流误差放大器CA的反相输入端(CA-)的电流相加,设定最大涓流充电电流。
在涓流充电状态下,最大允许充电电流(I TC)由下式决定:I TC=I T RCK R G1 5R S式中I T RCK为流入电流误差放大器反相输出端CA-的固定控制电流。
当RSET脚外接电阻为11.5k8时,I T RCK为10L A。
(3)电流误差放大器(CA)电流取样放大器(CS)与电压误差放大器(VEA)的输出信号通过电流误差放大器(CA)比较。
电流误差放大器(CA)的输出信号改变PWM占空比,从而调整平均充电电流。
接有积分补偿时,电流误差放大器(CA)具有非常高的电流增益。
为了提高放大器的稳定性,电流误差放大器(CA)的高频增益必须按以下原则设计,即电流误差放大器(CA)输出信号下降斜率应低于或等于PWM斜坡上升斜率。
3.2充电器设计(1)选择R S1、R S2、R S3和R S4¹基本计算公式如下:V OC=V REF@R S1+R S2+R S3M R S4R S3M R S4V T=V REF@R S1+R S2+R S3M R S4R S2+R S3M R S4V F=V REF@R S1+R S2+R S3R S3R P=R S3M R S4º12V/12Ah电池充电器计算实例12V铅酸电池由六个单体电池组成,已知单体电池V O C= 2.5V,V T= 1.7V,V F= 2.33V,因此该电池组的几个基本电压参数为:V O C= 2.5V@6=15VV T=1.7V@6=10.2VV F=2.33V@6=14V为了便于计算,设R S3与R S4的并联电阻值R F=50k8,将R F=50k8代入V O C表达式中可得:由该式可得出:15V=2.3V@R S1+R S2+50k850k8由该式可得出:R S1+R S2=276k8将已知数值代入V T表达式中,可得:10.2V=2.3@276k8+50k8R S2+50k8由该式可得出:R S2=23.7k8U24k8因此,R S1=276k8-24k8=252k8将已知数值代入V F表达式中,可得:14V=2.3V@276k8+R S3R S3由该式可得出:R S3=54k8U56k8p新特器件应用V I-HAM谐波衰减器模块及其应用空军电讯工程学院杨春燕摘要:谐波衰减器是开关电源的重要组成部分。
VI-H AM谐波衰减器模块及各种功率因数校正模块有许多优点,广泛应用于各类开关电源中。
本文详细介绍了此类模块的内部结构、工作特点,并给出了实际应用电路。
关键词:功率因数谐波衰减器1.概述在普通电容滤波整流电路中,只有在交流电源电压达到峰值时,电流才给电容充电,充电电流波形为非常窄的脉冲。
该电流的峰值很大,谐波含量很高。
电源电流波形发生畸变后,普通整流电路的输入电流有效值大大增加。
电源输出的/视在功率0为输入电流有效值与电源电压有效值的乘积,该功率远大于(通常为1~6倍)整流电路输出的直流功率。
/额外的0有效值电流是由谐波电流产生的。
谐波电流对负载不输出功率,但它流入输电系统中并会产生输电损耗。
只有电源电流中的基波分量才产生有功功率。
有功功率与视在功率之比,称为功率因数,它表示交流负载能够从交流电源得到有用功率的多少。
VI-HAM谐波衰减器模块内部电路如图1所示,包括全波整流电路,高频零电流开关已知:R F=50k8、R S3=56k8因此R S4=466k8U470k8 (2)选择R G1和R G2¹基本计算公式如下:I T C=T T RCK R G1 5R SI T RCK=0.115VR SR G1R G2=1.852I BULK R Sº12V/10Ah电池充电器设计实例已知RSET脚外接电阻为11.5k8,取样电阻R S=0.18,根据I TRCK=0.115V/ 0.18=10L A假设允许的涓流充电电流I T C=0.004@ C=40mA;快速充电电流I B ULK=C/5=2A。
将已知数值代入I TC表达式中,可得:0.04A=10L A@R G10.18@5由此式可得出:R G1=2k8将已知数值代入下式:R G1R G2=1.852@I BULK@R S可以得出:R G2=5.4k8U5.6k8(3)选择R O VC1和R O VC2¹基本计算公式为:R O VC1=1.8518@I O CT@R S@R O VC2º设计实例假定过充电终止电流为C/50=200mA,R S=0.18可得出:R G1R G2=0.037若选择R O VC1=5k8则:R O VC2=R O VC1/0.037=135k8U130k8咨询编号:980502。
