1開關(guān)型鉛酸蓄電池智能充電器方案

設(shè)計(jì)了一種基于UC3906與UC3823的免維護(hù)鉛酸蓄電池開關(guān)型雙電平智能充電器， 這種充電器可保證蓄電池在很寬的溫度范圍內(nèi)精確充電， 延長蓄電池的使用壽命; 可以消除充電過程中的極化現(xiàn)象， 提高充電效率。

　　1 UC3906的結(jié)構(gòu)及工作原理。

　　UC3906內(nèi)部框圖如圖1所示，該芯片內(nèi)含有獨(dú)立的電壓控制電路和限流放大器， 它可以控制芯片內(nèi)的驅(qū)動(dòng)器， 驅(qū)動(dòng)器提供的輸出電流達(dá)25 mA, 可直接驅(qū)動(dòng)外部串聯(lián)的調(diào)整管， 從而調(diào)整充電器的輸出電壓與電流。電壓和電流檢測(cè)比較器檢測(cè)蓄電池的充電狀態(tài)， 并控制狀態(tài)邏輯電路的輸入信號(hào)。

　　圖1 UC3906內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

　　當(dāng)蓄電池電壓或電流過低時(shí)， 充電起動(dòng)比較器控制充電器進(jìn)入涓流充電狀態(tài)， 當(dāng)驅(qū)動(dòng)器截止時(shí)，該比較器還能輸出25 mA涓流充電電流。這樣， 當(dāng)蓄電池短路或反接時(shí)， 充電器只能以小電流充電，避免了因充電電流過大而損壞蓄電池。

　　蓄電池的電壓與環(huán)境溫度有關(guān)， 溫度每升高1 ℃， 蓄電池單格電壓下降4 mV, 也就是說蓄電池的浮充電壓有負(fù)的溫度系數(shù)- 4 mV/℃。普通充電器如果在25 ℃處于最佳工作狀態(tài)， 在環(huán)境溫度為0 ℃就會(huì)充電不足， 而在溫度為45 ℃時(shí)可能因嚴(yán)重過充電而縮短蓄電池的使用壽命。而UC3906的最重要的特性是具有精確的基準(zhǔn)電壓， 其基準(zhǔn)電壓的大小隨環(huán)境溫度而變化， 且變化規(guī)律與鉛酸蓄電池的溫度特性一致。同時(shí)芯片只需1.7 mA的輸入電流就可工作， 這樣可以盡量減小芯片的功耗， 實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的準(zhǔn)確檢測(cè)。在0~70 ℃溫度范圍內(nèi)可以保證蓄電池既充足電又不會(huì)出現(xiàn)過充電現(xiàn)象， 完全滿足蓄電池充電需要。

　　UC3906可構(gòu)成雙電平浮充充電器， 充電過程分為3個(gè)充電狀態(tài)， 如圖2所示： 大電流恒流充電狀態(tài)， 高電壓過充電狀態(tài)和低電壓恒壓浮充狀態(tài)。

　　圖2 雙電平浮充充電狀態(tài)曲線

　　充電過程從大電流恒流充電狀態(tài)開始， 在這種狀態(tài)下充電器輸出恒定的充電電流Imax, 同時(shí)充電器連續(xù)監(jiān)控蓄電池組的兩端電壓， 當(dāng)蓄電池的電壓達(dá)到轉(zhuǎn)換電壓U12時(shí)， 其電量已恢復(fù)到放電容量的70%~90%, 充電器轉(zhuǎn)入過充電狀態(tài)。在此狀態(tài)下， 充電器輸出電壓升高到Uoc; 由于充電器輸出電壓保持恒定不變， 所以充電電流連續(xù)下降， 當(dāng)電流下降到Ioct時(shí)， 蓄電池的容量已達(dá)到額定容量的100% ,充電器輸出電壓下降到較低的浮充電壓UF.

　　2 電路設(shè)計(jì)。

　　對(duì)于較大容量的鉛酸蓄電池， 為了提高充電效率， 通常選用開關(guān)型充電器。設(shè)計(jì)的24V20Ah鉛酸蓄電池開關(guān)型充電器實(shí)際電路見圖3, 在該電路中，用兩只專用集成電路UC3906與UC3823和一只通用運(yùn)放即可完成全部控制功能。充電器主電路由功率MOSFET ( IRF9503) 、續(xù)流二極管( UES2402) 和濾波電感( 130 μH) 等元件組成。

　　圖3 24 V 20 Ah鉛酸蓄電池開關(guān)型雙電平浮充智能充電器電路圖