MCU 采用飞利浦公司的 8位 LPC933 芯片，具有两个A/D转换器，设计中灵活地选择使用模上数转换或高速数-模输出，充电对象是铅酸蓄电池，运用电流、电压负反馈的方法达到恒流、恒压充电的目的。充电器硬件原理图如下图所示。
充电器电路主要包括主电源回路、信号控制两部分。
主回路部分由桥式整流、PWM波形产生和直流滤波电路等组成。交流AC信号输入电路后，经全桥整流为300V左右的DC直流信号，经大电容进行低频滤波、稳压；MOS器件Q1、Q2组成半桥逆变器，通过给MOS管Q1、Q2加高频方波控制信号，使Q1~Q2周期性导通，得到脉宽可调的高频交流AC信号，经高频变压器耦合到副边，由整流二极管D2和D3整流，L1和C4滤波后，从输出端Vout输出低纹波直流电压；显示模块用来显示铅蓄电池当前电压值与充电电流值，显示状态由面板按钮启动。
电路功能设计与分析
1.脉宽调制器PWM脉宽调制控制电路采用专用开关电源集成芯片SG3525，有OUT-A、OUT-B反向输出。移相PWM的相移控制通过误差放大器实现，误差放大器同相端E/A+(2脚)接MCUIO口的电压信号，反相端E/A-(1脚)接主电路输出电流或电压的反馈信号，电流和电压负反馈信号之间的切换由肖特基二极管D1的导通、截止实现，反馈信号和标准电位比较，差值经放大输出送至移相脉宽调制器，控制OUT-A与OUT-B之间的相位，最终调整波形占空比使电压和充电电流稳定在预定值上。
2.电流采样电流采样是大电流充电器的关键技术之一，设计中采用在高频变压器的初级线圈处增加环形电流互感器，匝数比为1：50，达到电流精确采样的目的，同时使采样功耗控制在0.5W以内。
3.限流保护措施高频变压器输出的电流经电流互感器耦合输出，经倍压整流、电容滤波及电阻分压后，送至SG3525的软启动功能脚(10脚)，与比较器同相端电压进行比较，当插入电压高于设定值时SG3525停止输出驱动信号，起到保护电路的作用。
4.散热问题研发初期发现，逆变器主要部件的大功率开关管Q1、Q2和直流输出部分的全波整流二极管D2、D3，在充电电流大于30A时出现过热问题，无法满足老化要求，经硬件反复调试发现，从以下几个方面可以有效地解决系统过热问题：
(1)增加交流共模滤波电感，电网的高频干扰信号是造成逆变器开关管升温异常的重要原因；(2)直流输出端增加滤波电感，有效地减轻开关管和全波整流二极管的负荷；(3)增加散热面积，使开关管金属面通过导热胶片压在金属外壳上；(4)风冷。
充电控制技术
1.充电算法充电控制技术是智能充电器系统中软件设计的核心部分。根据充电电池的原理，蓄电池采用下图所示的充电方式，充电阶段可以分成四个阶段。
涓流短时充电：充电器工作后，检测电池电压，电池压低于9.5V充电器不工作，电池电压大于9.5V小于10.5V，蓄电池曾经过度放电，为避免蓄电池充电电流过成热失控，微处理器通过监测蓄电池电压，对蓄电池稳定小电流涓流充电激活蓄电池，当电池电压上升到受大电流充电的阀值时，转入恒流充电阶段。
恒流充电：该阶段为大电流恒流充电，电流值I2因蓄池容量而异，一般I2=0.1C(C为苔电池组的容量)，流充电状态下，不断检测电池端电压，当电池电压达饱和电压时，恒流充电状态终止。
恒压充电：恒压充电时保持充电压14.7V不变，充电电流不断，当充电电流下降到恒流充电下充电电流的1/10时，终止电。
浮充电：该阶段主要用来补充电池自放电所消耗的能量，电池达到13.8V时标志充电过程结束。
2.充电终止控制电池充满电后，若不及时停止充电，电池温度速上升，温度的升高将加速蓄电池板栅腐蚀速度及电解液的分解，从而缩短电池寿命、容量下降。为保证电池充足又不过充，采用定时控制、温度控制和电池电压、电流控制功能的综合控制法。
软件设计
充电主程序流程图如上图所示。首先程序初始化单片机，然后对蓄电池电压进行测量，产生电压偏差和变化率信号进入模糊控制器，经过模糊处理，输出电流信息控制充电方式和过程。参照充电曲线图可知，充电过程中不断检测电池是否充满，当检测到己充满时，提示用户电池已充足，充电器自动进入浮充维护状态，当充/1共电过程中出现故障时，LPC933微控制器及时停止输出并提示用户出现故障。
充电器的硬件设计特点
1.电路中的交换开关K1，实现11OV的倍压整流和220V的全波整流切换，使产品可以适应110~220V的电源。
2.直流输出电路有扩展端口，可以通过串、并联方式，生产不同规格的充电器。
3.通过调节可调电阻RW1，调高或降低负反馈电压值，实现充电电流在0~50A范围内的任意设定。
随着社会经济的发展，趣来越多产品在要求充电的同时尽可能延长电池寿命。采用以LPC933和SG3525为核心的控制电路设计的大功率智能充电器)实现对铅酸电池安全、可靠、高效的充电功能。PowerSmart公司根据多次试验结果得出结论：采用合运的充电方式，电池的使用寿命大约可提高30%。
上一篇：CPU单相核心供电电路
