引言

铅酸蓄电池发展至今已经有一百多年的历史。铅酸蓄电池自发明后以其成本低、电压高、原材料丰富、制造工艺简单, 使用上有充分的可靠性, 适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点, 在化学电源中一直占有绝对优势。近年来密封免维护铅酸蓄电池由于具有密封好、无泄漏、无污染等优点, 在国内外得到广泛应用。但由于各种技术条件的限制,所采用的充电方法均未能遵循电池内部的物理化学规律,使整个的充电过程存在着严重的过充电和析气现象,充电效率低,导致蓄电池的使用寿命受到影响,造成很大的浪费[1],因此设计一种全新的多功能智能型铅酸蓄电池充电器是十分必要的。

1 蓄电池充电器的主电路方案

图1 蓄电池充电器主电路结构图

蓄电池充电器的主电路方案如图1所示，首先单相220 V交流电经全桥整流为300 V左右的直流电,由大电容进行低频滤波稳压。4只IGBT器件S1~S4组成全桥逆变器,通过给S1~S4加高频方波控制信号,使S1~S4周期性地导通,可在H型桥A、B二点间得到脉宽可调的高频交流电。经高频变压器T耦合到副边,再经整流管D5、D6整流，L2、C3滤波,在输出侧得到大小可变的低纹波直流电压。主电路中采用中小功率电力电子主控器件IGBT，具有开关速度快、开关损耗小、耐高压、电流密度大、通态压降小、安全工作区宽、驱动电路简单等特点[2]；变压器T是降压变压器,除了进行降压外,还可以将充电电路与电力线路进行隔离,而且呈现一定的阻抗，从而减小了蓄电池吸收危险峰值电流的可能性[3]。

2 充电器控制电路设计

图2充电器控制电路框图

控制电路框图如图2所示，  89C51单片机通过外部扩展A/D转换器ADC0809采集和转换主电路中的电压和电流信号。功率器件散热器和蓄电池的温度信号由热敏电阻检测,经R/V转换电路转换为电压信号,经ADC0809转换为数字量送单片机。蓄电池的重要参数如电压等级、电流等级等通过DIP开关设定,由P1口读入单片机。充电器的工作状态由LED显示，充电器的一些历史数据由非易失性的2 K字节HK1215保存,看门狗电路MAX813用来监视CPU电源，实现电源故障报警、上电、掉电、降压及手动的复位输出。独立的看门狗输出，可防止单片机受强干扰跑飞时进入死循环。手持仪为选件，配有键盘和液晶显示器,用于参数的设置和状态的显示

TTL/RS232C电平转换电路MAX232芯片使用+5 V单电源,内部带有升压和转换电路，能产生±10 V的电压，外接5个小电容,即可实现TTL/RS232C电平转换，用户可利用该接口通过PC机监控充电器[4]。

充电器的电压和电流给定信号由单片机输出,经DAC0832转换为模拟量后送开关电源专用控制模块UC3875。充电器充电模式不同，基准给定信号也就不同，当充电器工作在恒流充电模式时，单片机将产生一个恒定不变的信号，当充电器工作在智能化充电模式下，则单片机根据要求的控制规律及给定的充电电流曲线产生变化的基准信号。

UC3875是美国Unitrode公司生产的移相式开关电源专用集成芯片, 最高开关频率可达到1 MHz, 本文设计的充电器的工作频率设置为20 kHz。UC3875的组成结构与硬开关PWM控制芯片差别很大,最主要的是它有4路输出，可设置死区，控制过程主要是改变占空比来调节变换器输出功率[5]。（御风）