間歇式脈沖三段式充電器的設計

摘要：介紹了一種用于電動車高性能鉛酸蓄電池的間歇式脈沖三段式充電器的設計方法，該充電器不僅對鉛酸蓄電池有良好的充電效果，而且還對電池的充電損耗有修復功能，故可大大提高鉛酸蓄電池的使用壽命。
關鍵詞：充電器；蓄電池；開關電源；三段式充電

0 引言
近幾年，電動自行車由于具有不用汽油，無廢氣，低噪音，低耗電，使用方便等特點，已經(jīng)成為一種非常受歡迎的交通工具。電動自行車中最重要的部分是蓄電池，它直接決定著電動自行車的性能和使用受命，而蓄電池的性能和壽命又受充電器的影響，所以，設計合理的蓄電池充電器對于電動自行車非常重要。目前，電動車普遍使用三段式充電器，第一階段為恒流階段，第二階段為恒壓階段，第三階段為涓流階段。由于間歇式脈沖充電方法能有效的修復蓄電池，因此，將三段式充電和間歇式脈沖充電方式進行有效的結合，可形成一種新的充電方法，即歇式脈沖三階段充電器。采用此充電方法，既可保持三階段充電器的優(yōu)點，也有間歇式脈沖充電修復式充電器的特點，故可大大提高蓄電池的使用壽命。

1 充電器的電路組成
本充電器電路主要由開關電源、充電電路和變壓器三部分組成。開關電源部分包括輸入防雷抗擾整流濾波電路、開關電路、開關變壓器、振蕩電路、反饋電路、取樣電路、過流短路保護、過壓欠壓保護等；充電電路部分包括第一階段脈沖恒流源、第二階段恒壓源、第三階段恒流源、間歇脈沖電路、散熱電路等；變壓器部分包括線圈(初級繞組、次級繞組、反饋電源繞組)和鐵芯。

2 開關電源電路設計
在開關電源電路中，本設計選用一塊核心電源芯片UC3842。這是一種高性能，固定頻率的電流型控制器，可直接驅(qū)動晶體管和MOSFET，
并具有管腳數(shù)量少、外圍電路簡單、安裝與調(diào)試簡便、性能優(yōu)良、價格低廉等優(yōu)點。本設計充分使用UC3842的控制功能來實現(xiàn)對輸出電壓的負反饋調(diào)節(jié)以及各種保護。這種開關電源結構簡單，性能穩(wěn)定。對提高充電器的整體性能大有益處。
圖1所示是本設計的開關穩(wěn)壓電源部分電路，該電路主要由輸入防雷抗擾電路、整流濾波電路、UC3842芯片電路、振蕩電路、反饋電路、過流、短路保護電路以及開關管和開關變壓器等部分組成。

圖1中T1、C1、C2、C3電路可組成EMI濾波器，以濾除外界電網(wǎng)的高頻脈沖對電源的干擾，同時也可減少開關電源本身對外界的電磁干擾。D1～D4組成二極管橋式整流電路，C5為濾波電容，R3、C9為UC342的振蕩元件，T為開關變壓器，Q1為開關管。當充電器接上電源，電路得電后，電源經(jīng)D1～D4和C5整流濾波，即可輸出310V直流電壓，該310V電壓經(jīng)啟動電阻R2給UC3842的7腳供電，當啟動電阻R2給C12充電時，電容兩端電壓上升，當上升到大于16V時，UC3842開啟并輸出脈沖，以推動Q1場效應管進入開關狀態(tài)，變壓器輸出電壓，同時反饋繞組經(jīng)D7、C12整流濾波后輸出13V～15V的電壓給UC3842的7腳供電，使UC3842進入正常工作，以驅(qū)動Q1正常工作。Q1進入正常工作時，變壓器輸出繞組同時輸出電壓。電阻R0為取樣電阻，當負載電流超過額定值時，場效應電流增加，R0上的電壓反饋至CSEN(UC3842的第3腳)，并通過內(nèi)部電流檢測比較器輸出復位信號，最后導致開關管關閉。而且只有在下一個基準脈沖到來時，才可能重新開啟開關管，當出現(xiàn)輸出短路時，輸出電壓下降，同時為UC3842供電的反饋繞組也會出現(xiàn)輸出電壓下降。當輸入電壓低于10 V時，UC3842停止工作，停止觸發(fā)脈沖輸出，以使場效應管截止。當短路現(xiàn)象消失后，電源重新啟動并自動恢復正常工作。光電耦合器4N35、電阻R4、R9、R10組成反饋網(wǎng)絡，它可使各路反饋信號經(jīng)這些元件反饋到UC3842的第2腳來控制開關管的導通時間。從而達到穩(wěn)壓穩(wěn)流的目的。