四并联镍氢／镍镉智能快速充电器设计

《四并联镍氢／镍镉智能快速充电器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第l9卷第2期洛阳理工学院学报(自然科学版)Vo1．19No．22009年6月JournalofLuoyangInstituteofScienceandTechnologyaturalScienceEdition)Jun．2009四并联镍氢／镍镉智能快速充电器设计欧阳明星(广东松山职业技术学院电气工程系，广东韶关512126)摘要：设计一种镍氢．镍镉智能快速充电器，四节电池独立控制，可单独充电。综合应用0△v电压及温度控制策略，为保护电池使用寿命，充电过程中及时检测是否存在温度过高或过低等异常，并自

2、动停止充电．为防止过冲，采用高灵敏废的0△v检测策略，能及时检测电池是否充满，—旦电池充满便转为涓流充电。关键词：单片机；温度检测；开关电源；智能充电DOI：10．3969／i．issn．1674-5043．2009．02．013中图分类号：TN710文献标识码：A文章编号：1674-5043(2009)02．0049．04数码相机等电器使用的镍氢／镍镉电池要求能被快速充电。单纯增大充电电流的快速充电方式会使电池内部发热，缩短使用寿命。目前市售十几元的简易镍镉／镍氢充电器电路过于简单，很容易造成电池

3、异常发热、破裂，甚至起火。不合格的充电器不能使电池100％的发挥其效能，且随使用次数增加，电池的寿命逐渐减少，直至终结。充电检测方法非常重要，温度的影响也不容忽视。本文设计的四并联镍氢／镍镉智能快速充电器采用单片机微控制，4节电池单独控制充电，采用温度及0AV控制策略，对充电过程智能判断，能很好地保护电池。1拓扑结构智能充电器的拓扑结构如图l所示。将220V交流变成6V直流电压，经过Bust降压器变成1．7V充电电压。充电电压分4个通路，每一路对应一组充电槽。4路PWM控制器CO—C3，控制对应电池

4、的充电模式。正常时，电池采用恒流充电模式，冲足后采用涓流模式。实时监测每节电池充电电压BV0．BV3电流BI，作为CPU评估及施控的依据。此外，还要检测每节电池温度BT0．BT3，以避免快冲时电池温升过快。图1拓扑结构2电路设计包括AC．DC变换电路、DC．DC逆变电路、充电控制电路、电压电流检测电路。2．1AC-DC主变换电路Ill主变换电路很重要，充电时，主电源应不过热，同时体积要小，还要满足抗干扰的要求。采用TOP210设计的反激开关电源如图2所示。该电路简单，稳定可靠，效率高，发热小。图2电

5、路的关键部件是开关变压器，应合理设计变压器的原、副边匝数、线径等，使开关电源工作在最佳状态，发热量小，具体可参考文献Ill。按输出电压6V、输出电流1A设计，据文献『ll中公式1～公式4，设计原边绕组65匝，副边6匝；原边图2主开关电源电路线径0．2，副边线径0．5，激励绕组6匝，线径0．2。收稿日期：2009-03-25作者简介：欧阳明星(1980-)，男，湖南郴州人，在职硕士研究生，主要从事数字信号处理及智能仪表方面的研究．洛阳理工学院学报(自然科学版)第l9卷2．2Bust降压转换器对充电电源

6、控制是设计的关键部分I。Bust降压转换器操作简单、效率高、热耗散低，如图3所示。该电路工作原理如下：CPU硬件PWM模块输出脉冲宽度可调脉冲，当PWM输出为高，电流通过Q10和电感Ll及二极管D2流向电池。此时电感储能，并对电容充电；当PWM输出为低，电感电压反向，由续流二极管提供持续电流，如图4所示。当输入及输出电压一定时，电感电流波形峰峰保持不变。负载电流上升或下降，图4整个锯齿波电流也上升或下降I2J，其直流平均值与负载电流相等。PWM(to．)与输出电压关系可用公式表示：：±7’一+

7、Dn

8、：PWM开通时间；7：PWM周期；：输入电压；：输出电压：：开关管管压降：：二极管管压降。流’、、／r【／I-_JL]julT图3Bus图4工作电流波形显然，不同技术的电池，充电电压不同。若保持及7不变，改变f便可以调整输出电压大小。此外，图中电容和电感兼有滤波作用，其中电容大小可按下式选取：IpkTC'o—一—’(2)8’。。~。。。。~。。。'。i。p。。p’。’。l。e——：电流峰值，I／,~pl,：纹波系数。(一，一Vo)×to"电感取：L———■■—一(3)pk该式说明PWM(to，1与电

9、感量)之间的关系，由／o~(max)可以求得L(min)最小电感值。2．3充电控制电路充电器中四节电池能独立控制，并行充电，充足后自动转为涓流，电池异常也自动转为涓流模式。设计电路如图5所示p。图中QI、03为充电元件，当QI截止，Q3导通，对电池充电。02为放电元件，当Q1导通，O3截止，Q2导通，电池通过Q2放电，通过这种充电．放电的脉冲充电模式，可以消除镍氢／镍镉电池的记忆效应，提高电池使用图5充电控制电路寿命。4节电池充电控制电路结构一样。第2期欧阳明星四并联