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智能铅酸蓄电池充电器的设计
0引言铅酸蓄电池具有价格低廉、供电可靠、电压稳定等优点,因此广泛应用于国防、通信、铁路、交通、工农业生产部门。近年来全密封免维护铅酸蓄电池其密封好、无泄漏、无污染等优点,能够保证人体和各种用电设备的安全,而且在整个寿命期间,无需任何维护,从而揭开了铅酸蓄电池发展历程新的一页。众所周知,通信设备一般都采用免维护电池作为备用电源,许多电子设备必须的不间断电源系统(UPS)也离不开免维护电池,此外在应急灯、汽车、游艇中也越来越多的选用免维护电池。然而,由于充电方法不正确,充电技术不能适应免维护电池的特殊需求,造成电池很难达到规定的循环寿命。基于此,本文提出了一种用于全密封免维护铅酸蓄电池的智能充电器设计方案,采用先进的三段式充电控制方法,有效地提高充电效率,延长电池寿命。1蓄电池充电特性及充电技术现状容量和寿命蓄是电池的重要参数,蓄电池的额定容量(C)通常作为电池充放电速率的单位,例如100A·h的蓄电池,采用20A电流充电时,充电速率为C/5。不正确的充电方式不仅会降低电池的储能容量,还会缩短电池的使用寿命。上世纪60年代末期,美国科学家马斯()提出了以最低出气率为前提的蓄电池可接受充电电流曲线,其充电电流轨迹为一条呈指数规律下降的曲线。图1蓄电池可接受充电电流曲线传统的充电方式无论是定电压充电还是定电流充电均不能提高电池的充电效率,而依据图1充电曲线提出的三段式充电理论则可以大大提高电池的充电效率,缩短充电时间,并能有效延长电池寿命。三段式充电采用先恒流充电,
再恒压充电,最后采用浮充进行维护充电。一般分为快速充电、补足充电、涓流充电三个阶段。快速充电阶段:用大电流对电池进行充电以迅速恢复电池电能,充电速率可以达1C以上,此时充电电压较低,但会限制充电电流在一定数值范围之内。补足充电阶段:相对于快速充电阶段,补足充电阶段又可以称为慢速充电阶段。当快速充电阶段终止时,电池并未完全充足,还需加入补足充电过程,,因为电池电压经过快速充电阶段后有所升高,所以补足充电阶段的充电电压也应该有所提升,并且恒定在一定范围之内。涓流充电阶段:在补足充电阶段后期,当检测到温度上升超过极限值或充电电流减小到一定值之后,开始用更小的电流进行充电直至满足一定的条件后结束充电。2电路组成部分本文所介绍的充电器其充电
对象为24V铅酸蓄电池,输入电压范围为交流100~240V,28V输出时额定输出电流为4A。该充电器电路由三部分组成,主电路、PWM芯片UC3842控制电路、单片机S3C9454控制电路,整体电路结构。由于该充电器功率为100W左右,故功率部分采用成本较低的单端反激电路,利用UC3842作为主电路控制IC。输出端继电器仅在单片机检测符合充电条件后闭合,充电器才能对电池进行充电。图2充电器电路原理框图UC3842为电流型脉宽调制器,具有管脚数量少、外围电路简单、安装与调试简便、性能优良、价格低廉等特点,特别适合用于低成本的小功率反激电路。由于该应用电路已极为成熟,此处就不详加叙述。S3C9454是三星推出的一款性价比很高的8位单片机,仅20个引脚,具有多个可编程配置的
I/O口和一个8位高速PWM输出端口,内部集成了定时/计数器、9通道10位A/D转换器,可以分别对电压、电流及温