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基于半桥电路的48V3A电动自行车充电器设计

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图2-2恒压充电的原理图

2.2.3 浮充法

浮充法的原理图如图2-3所示。浮充法分实质是充电很小,主要是在蓄电池快充满时使用,因为电流很小,当蓄电池处于满电状态时,充电器不会对其进行充电,当蓄电池将满不满时,充电器将会给电池充电,从而保证蓄电池的电量充满。这种有备无患的充电方式对电池的保护有着非常重要的作用,所以在蓄电池的充电设备中得到了很广泛的应用。

图2-3浮充法原理示意图

2.2.4 涓流充电

涓流充电的原理理示意图如图2?4所示。涓流充电相比于前面的恒压、恒流充电方式要复杂一些,其充电的时间不是很长,充电状态不是固定的,往往要根据恒压充电电流的变化而选择是否采用涓流充电,当恒压充电电流减小到我们的预设值以下时,充电器自动采用涓流充电方式,此时充电电流也会随着充电时间的延长而慢慢减小,当它小到一定值时,电流将不再变化,此时的电流值并不是一个固定值,而是与环境温度和电池的实际情况而变动的一个动态值,为了便于设置涓流充电过程结束的时间,我们忽略了其他因素的影响,设置为电流50mA

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定值。涓流充电虽然对电池具有不错的保护作用,但并不是充电时间越长越好的,涓流充电时间的太长,会因大部分电能用于水的电解,使得电能的转化效率变低。为了不浪费电能,提高电能的转化率,我们必须从涓流充电一开始就定时,在达到预定的充电时间后就立刻停止涓流充电,这样能避免热失控的发生,同时也能保证电池能够充满。

图2-4涓流充电原理示意图

2.3 分阶段充电法

为了实现在充电和对蓄电池的保护功能,我的设计选择了分段充电方式。刚开始充电时采用较大的电流对其充电,当蓄电池快要充满时采用涓流充电方式,慢慢的给电池充电,使之缓慢平稳的充满。这样就能快速给蓄电池充电,并且充电同时能够对保护蓄电池。分阶段充电的各个阶段如下:

第一阶段:使用恒流充电方式。以较大的电流(3.0A±0.2A)对蓄电池充电,这时充电电压会逐渐上升至45V,使充电时间大大降低。

第二阶段:使用恒压充电方式。在恒流充电持续一段时间后,结束恒流充电而采用恒压充电方式,此时充电电压从45V逐渐上升至(48±0.1)V,同时充电电流逐渐降至(0.35±0.1)A,避免失水和硫酸盐化的发生,保护蓄电池的正常。

第三阶段:使用浮充充电方式。当蓄电池快充满时,采用浮充充电方式,此时恒压充电电压是(43±0.1)V,以很小的浮充电流(0.35±0.1)A充电,保证蓄电池能够充满电。

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充电方式曲线图如图2?5所示。

图2-5铅酸电池充电曲线图

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3芯片和电路原理介绍

3.1芯片介绍 3.1.1 SG3525芯片

SG3525 是一种结构简单但是性能却非常可靠的PWM波控制芯片,其输出驱动信号为推拉式输出,使用起来方便灵活,比起其他PWM控制芯片增加了驱动能力,性能也得到了大大的提高,通用型极强。SG3525含有软启动电路,在使用时能使电路缓慢平稳的启动,极大的保证了电路的可靠性。此外,SG3525还有欠压锁定功能、PWM锁存器,在电路过流时能提供保护。另外SG3525的频率还是可调的,因此在使用时我们可以根据需要来设置所需的占空比,非常的方便。

SG3525的管脚功能图如图3-1所示。其内部结构如图3-2所示。直流电源从Vs输入脚 15 之后分成了两路供电,其中一路输送到基准电压源的输入端,使之输出稳定的电压作为内部电路的电源;而另一路则给或非门供电。SG3525的频率是可调的,所以在使用时必须在脚 6 接一个电阻RT,在振荡器的引脚5 处外接一个电容器CT以便构成了SG3525的频率调节电路,其频率由外接电阻RT 和电容CT的值决定,我同通常以改变不同的电阻RT 和电容CT的值来改变SG3525的频率。振荡器的输出端被分成了两路,一路给双稳态触发器和或非门供电;另一路则是接在比较器放大器的同相输入端,同时将误差放大器的输出端也接入比较放大器的反向输入端,比较器将两个输出信号比较之后输出一个方波脉冲信号,该输出信号的脉冲宽度取决于误差放大器输出端电压的高低,然后将输出的方波脉冲信号送到或非门的任意输入端。将或非门剩下的两个输入端分别送到双振荡器和稳态触发器的输出端,在振荡器的作用下,使之交替输出高低电平,从而形成PWM脉冲信号,并且将它输出给三极管VT1和VT2的基极,由于锯齿波的死区作用,决定了VT1和VT2只能交替导通,所以最终导致VTl和VT2输出两组相位相反的 PWM波。

图3-1 SG3525引脚功能图

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图3-2 SG3525内部结构图

SG3525的特点:

(1) 工作电压:8~35V;

(2) 内置5.1V±1.0%基准电压源; (3) 频率100Hz~400kHz; (4) 振荡器外部有同步功能;

(5) 死区时间可调,末级最大电流为400mA;

(6) 设有欠压锁定电路,在电压达不到要求时停止工作,为软启动提供保

障;

(7) 具有软启动功能,可在引脚8处外接软启动电容器,实现电路的软启

动;

(8) 具有PWM脉宽调制功能,系统可靠性高;

(9) 锯齿波平率可调(可以通过改变不同的电阻RT 和电容CT的值来改变

SG3525的频率),计算公式为:

????=

1

3?1

(0.7????+3????)????

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基于半桥电路的48V3A电动自行车充电器设计

图2-2恒压充电的原理图2.2.3浮充法浮充法的原理图如图2-3所示。浮充法分实质是充电很小,主要是在蓄电池快充满时使用,因为电流很小,当蓄电池处于满电状态时,充电器不会对其进行充电,当蓄电池将满不满时,充电器将会给电池充电,从而保证蓄电池的电量充满。这种有备无患的充电方式对电池的保护有着非常重要的作用,所以在蓄电池的充电设备中得到了很广泛的
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