简易锂电池后备电源控制板设计.pdf

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1、104机电技术2012年10月简易锂电池后备电源控制板设计程玮(厦门海洋职业技术学院机电系，福建厦门361100)摘要：介绍一种简易且稳定可靠、低成本的锂电池后备电源控制板的设计。它能实现有市电时直接输出市电电压且不间断监控市电电压，当市电掉电后10ms内自动打开逆变器工作，同时具有当内部锂电池电压低于设定值时自动充电的电源管理功能。关键词：锂电池；LM393；后备电源中图分类号：TM912TN86文献标识码：A文章编号：1672-4801(2012)05-104-03锂电池相对铅酸电池具有电池能量密度高、重量轻、寿命长、高功率承受力、自放电率低，无记忆效应、高低温适应性强、无重金属污染等优点

2、。随着锂电池应用越来越广泛、技术逐渐成熟，锂电池取代铅酸电池成为后备电源(如UPS)已渐成趋势。本设计——简易锂电池后备电源控制板就是针对目前市面上部分锂电池后备电源的特点设计。具有24h自动充电，不间断监测市电图1功能示意图电压；以及在市电断电的情况下，10ms内自动转1.2工作原理换为后备电源供电等功能。本控制板设计全部采根据设计要求，本控制板原理设计分为锂电用分立元件，具有强抗干扰性和低成本的优点，池电压检测控制和市电电压检测控制两部分。有较强的市场推广价值。控制板主要的电压比较部分采用双电压比1设计要求及工作原理较器集成芯片LM393。LM393内部集成2个独1.1设计要求立比较器，其

3、工作电源电压范围宽，单电源输入时为2～36V、双电源输入时为±1～±18V简易锂电池后备电源控制板功能示意图如图均可工作；消耗电流小，仅0.8mA。1，具体如下：LM393管脚排列如图2所示，其中管脚3、1)停电输出5分别为两个比较器的同相输入端；管脚2，6分当没有市电输入时，控制板在市电掉电10ms别为两个比较器的反相输入端；管脚1，7分别为内开启逆变器工作，输出220V交流电。两个比较器的对应的输出端。当做基本比较电路2)充电管理使用时，同相输入端的电压大于反相输入端的电当有市电输入时，控制板首先关闭逆变器输压，那么对应的输出端输出高电平，反之输出低出，切换为市电输出；然后进入充电管理状态

4、(因锂电池保护板有个特点，保护板过充保护后就停电平。比如U5>U6时，U7输出高电平；U5

5、作者简介：程玮(1982－)，男，助教，硕士，主要从事自动化系统控制、电气和电子技术在工业领域的应用的教学和研究。第5期程玮：简易锂电池后备电源控制板设计105的单向导电性(图2中，D10二极管1N4148)便可实现上述要求。1.2.2市电电压检测控制部分+12V+12VR2D5220VAC输入K11MJ1+12VNIN40012图2LM393管脚排列示意图1R3PIN24U3A20KL2N1N19014320VR1R10LM3931M3M8C3U1104锂电输入R1W3+12VJ210KW17812+12VC2++12V2PC81713N1VinVoutU2R4104D51MJ3J4IN40

6、07GNDC221L122470u/50VPC817C6控制逆变器1000pF交流输出逆变器输出K1+12VJP2R1212120KR11C7D522K104IN4001+12V453R16图4市电电压检测控制部分8A10KU13R171U225.1K市电电压检测控制部分说明如图4所示：LM393P14C49012D10104R13R51)电源部分IN4148R4+12V10K5K电位器该电源部分与锂电池电压检测控制部分采用图3锂电池电压检测控制部分一样的电源——直流12V。2)市电电压检测部分于稳压块7812所要求的最大输入电压，为保护稳考虑到成本的原因，本设计摒弃了传统的变压块7812，在

7、设计中输入端串联一个20V的稳压压器或电压互感器检测方式，采用两个光耦芯片管降压。二极管D5起电源反接保护作用。PC817对市电进行检测。PC817是常用的线性光2)电压比较部分耦，常用于在种要求比较精密的功能电路中。当电源管理采用比较器LM393，锂电池的采样输入端加电信号时，发光器发出光线，照射在受电压通过电阻R11，R12分压后输入LM393的同相光器上，受光器接收光线后导通，产生光电流从输