蓄电池充电器.doc

设计九 蓄电池充电器 任务： 设计并制作一个蓄电池充电器 要求 基本要求： ⑴ 蓄电池标称电压为12V，容量为4Ah ⑵ 充电采用三段式：第一阶段恒流充电，充电电流为600mA,当电池端电压达到13.8V时，转入第二阶段；第二阶段恒压充电，充电电压为13.8V，当充电电流小于50mA时转入第三阶段；第三阶段涓流（恒流）充电，充电电流为50mA。 ⑶ 充电器输出电压、电流误差小于1%，具有过流保护功能。 ⑷ 实时显示蓄电电压、充电电流，电压范围6～15V，误差小于0.5%，电流范围40～600mA,误差小于0.5%。 ⑸ 自制充电器所需电源，输入为220V，50Hz。 2．发挥部分 ⑴ 通过按键预置恒流充电的电流值，恒压充电的电压值和涓流充电的电流值。 ⑵ 具有过热保护功能，当蓄电池壳温超过40℃时，充电电流减半；当蓄电池壳温超过45℃时，应停止充电，待冷却至35℃时恢复正常充电，温度检测误差小于1℃。 ⑶ 其他功能。 设计方案 摘要 本设计电路采用SPCE61单片机为主控制系统，通过D/A转换在经电流变电压来控制压控恒流源充电电路，在由A/D取样电压信号,经单片机处理判断产生控制信号控制继电器来改变对蓄电池的不同充电方式。用串行显示来显示测量数据大小及其类型。 系统方框图 系统方案论证 此设计用到单片机控制2个继电器来进行充电的阶段的转换，一个继电器来控制A/D前级的放大电路，一个串行显示电路显示测试数据，6个按键控制选择测试数据类型的键盘电路，一个A/D转换，一个D/A转换，如果用MCS-51单片机会造成I/O口不够用，需要I/O口扩展增加了硬件电路以及程序编写。为了减少此麻烦我们采用内部包含1个10位A/D和2个10位D/A及40个I/O口的SPCE61单片机电路无需在与外部A/D，D/A的接线因此不会造成I/O口不够用。如果采用SPCE61的10位A/D转换电路，以3.3V为参考电压测量精度能达到3.3MV，由于测量电压电压值最大打15V，因此在输入A/D之前的电压信号要先衰件使得A/D取样的电压信号低于3.3V。根据测量误差精度要求如果以3.3V做为D/A的经电流变电压的最大输出电压则只需要用一个10位D/A即可。随后在经过放大器将电压信号放大进行控制充电电路。 模块电路原理分析 电流转换电压 由于A/D输出来的是电流信号,我们用电压控制充电器的电流需要电压信号，因此需要一个电流变电压的电路,我们采用具有低偏置电流,低功耗,低噪声,高速率等特点的双JFET输入运算放大器TL082。 原理图如下 电流转换电压原理：在理想运放条件下，输入电阻为0，输出电压Uo=-Iin*R8。因为压控恒流源所需要的控制电压为正电压，而此电路的电流转换成的电压为负电压，所以在后级在加一级反向放大电路，该放大电路的放大倍数为Au=-R1/R2。经两级电路就可形成将电流转换成正电压的信号。图中R8、R1均采用可调电阻可增加电路的灵活性。 充电电路 原理图如下 根据设计要求，需要一个可调的恒流源电路（40MA---600MA）以及一个13.8V的恒压源电路。恒流源电路采用压控恒流源电路，恒压源电路直接接电源电路，然后通过继电器来选择恒流充电或者恒压充电。电路原理解析：因为大功率场效应管IRF640的d端和 s端之间的电阻大小加在g端的电压在一定范围内成线性关系，因此由IFR640来构成一个恒流源充电电路。当电池端电压达到13.8V时，转入第二阶段；第二阶段恒压充电，充电电压为13.8V，所以还需要一个恒压源充电电路，我们通过A/D测得蓄电池电压为13.8V时通过单片机发出控制信号来控制继电器1，将充电电路由恒流充电转到恒压充电。我们再通过A/D测得蓄电池的电压，通过单片机计算出充电电流如果小于50mA（此时的充电电流为电源电压（固定）减去A/D测得蓄电池的电压在除以R4的阻值）,就转入第三阶段；第三阶段涓流（恒流）充电，充电电流为50mA。电路要有具有过热保护功能，当蓄电池壳温超过40℃时，充电电流减半；当蓄电池壳温超过45℃时，应停止充电，待冷却至35℃时恢复正常充电，当温度传感器测得温度40℃时通过压控恒流源将电流减半，当温度超过45℃时通过单片机发出控制信号控制继电器2使充电电路断开停止充电，待冷却到35℃时恢复充电。 由U1B构成的比较电路为过流保护电路,当充电电流过大时比较器输出高电平接到单片机在通过压控恒流源降低充电电流.过流保护的大小值可以通过电位器来调节.图中的二极管为防止蓄电池反接保护. 测温电路 测温电路采用电流输出型的集成温度传感器AD590或者SG590，它是一种集成温度传感器，由于它内部有放大电路，在配上相应的外电路，就可以方便的构成各种应用电路，工作