1、500W鉛酸蓄電池充電器 設(shè)計(jì)與制作團(tuán)隊(duì)：戚德歡 李黃杰 盤(pán)家榮 劉鵬敏 鐘強(qiáng)第1頁(yè)，共20頁(yè)。選題背景及意義： 隨著各種電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，動(dòng)力電池充電器的需求將越來(lái)越多。充電器質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系到電池性能的發(fā)揮及壽命、充電器本身的智能化關(guān)系到用戶(hù)的使用方便及電力系統(tǒng)電力計(jì)費(fèi)等管理問(wèn)題。不同電池，特點(diǎn)不同，充電策略也不相同。如將一種電池的沖電器做好了，就容易將技術(shù)向其他電池類(lèi)型拓展。本選題具有實(shí)用性，對(duì)電賽方向人才培養(yǎng)也有針對(duì)性。第2頁(yè)，共20頁(yè)。主要功能指標(biāo)：輸入電壓?jiǎn)蜗?0HZ 10%，電壓有效值波動(dòng)范圍220V 20%，即有效值為176V-264V；輸出直流額定電壓50V；輸入端加功率因數(shù)校正

2、，功率因數(shù)90 %；充電初期效率大于80%；輸入電流失真度小于4%；充電過(guò)程分為激，快充和浮充；具有溫度檢測(cè)功能，可根據(jù)電池和環(huán)境溫度改變充電策略；具有友好的人機(jī)界面，可對(duì)充電策略進(jìn)行調(diào)整；散熱方式：風(fēng)冷。第3頁(yè)，共20頁(yè)。主電路的整體框圖：第4頁(yè)，共20頁(yè)。EMI濾波電路：C1和L1組成第一級(jí)EMI濾波C2、C3、C4與L2組成第二級(jí)濾波。L1,L2為共模電感，第5頁(yè)，共20頁(yè)。整流及功率因數(shù)校正電路：整流橋：流經(jīng)二級(jí)管電流ID=3.55A二極管反向電壓V=373V考慮實(shí)際工作情況故選BR601（35A/1000V）；功率因數(shù)校正：方案：BOOST型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有輸出電阻低，硬件電路及控制簡(jiǎn)單

3、，技術(shù)成熟，故選用BOOST結(jié)構(gòu)；芯片選擇：TI公司的UCC28019可控制功率輸出為100W-2KW，功率因數(shù)可提高到0.95，符合設(shè)計(jì)要求，故此次設(shè)計(jì)選用該款芯片；第6頁(yè)，共20頁(yè)。電路圖：第7頁(yè)，共20頁(yè)。DC-DC主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):方案選擇：在開(kāi)關(guān)管承受峰值電流和電壓的情況下，全橋輸出功率為半橋的兩倍，并切在功率大于500W時(shí)，全橋相對(duì)于半橋更合適，故本次設(shè)計(jì)采用全橋拓?fù)?。功率開(kāi)關(guān)管選擇：經(jīng)過(guò)整流濾波后電壓最大值為373V，最大初級(jí)電流為3.5A 考慮實(shí)際工作情況選擇FQA24N50（24A/500V/0.2）輸出整流二極管：整流二極管要承受的最大反相電壓為100V，電流為10A，考慮實(shí)際工

4、作情況，我們選用MUR3060（600V/30A）第8頁(yè)，共20頁(yè)。全橋電路圖：第9頁(yè)，共20頁(yè)。整流濾波輸出電路：驅(qū)動(dòng)電路：PWM信號(hào)通過(guò)光耦隔離，經(jīng)過(guò)反相器進(jìn)入半橋驅(qū)動(dòng)芯片IR2110 ，如圖所示的Q1、Q2半橋驅(qū)動(dòng)電路，Q3、Q4驅(qū)動(dòng)電路與此電路相同。第10頁(yè)，共20頁(yè)。輔助電源供電：本設(shè)計(jì)系統(tǒng)供電采用另制輔助電源，系統(tǒng)框圖如下：本供電系統(tǒng)可提供穩(wěn)定的12V,5V，-12V電壓，且效率較高。第11頁(yè)，共20頁(yè)。智能控制電路設(shè)計(jì)：第12頁(yè)，共20頁(yè)。電源PWM控制部分：本設(shè)計(jì)采用的電源核心控制部分的芯片為美國(guó)通用公司芯片SG3525?？刂齐娐啡鐖D：第13頁(yè)，共20頁(yè)。采樣電路：第14頁(yè)，共

5、20頁(yè)。 熱保護(hù)電路：本設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以檢測(cè)電池溫度，充電器溫度，當(dāng)電池過(guò)溫時(shí)會(huì)關(guān)閉PWM的輸出波形，使電路停止工作，同時(shí)單片機(jī)會(huì)報(bào)警提示，當(dāng)充電器過(guò)溫時(shí)，風(fēng)冷系統(tǒng)會(huì)開(kāi)啟，如果溫度繼續(xù)升高，則充電器會(huì)停止工作。過(guò)流，短路保護(hù)電路：當(dāng)電流過(guò)大，超過(guò)12A，電路會(huì)限流報(bào)警提示，在充電器啟動(dòng)之前會(huì)進(jìn)行短路檢測(cè)，當(dāng)電阻小于0.5時(shí)認(rèn)為電路故障，并報(bào)警提示。第15頁(yè)，共20頁(yè)。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)：第16頁(yè)，共20頁(yè)。四階段充電控制策略：第17頁(yè)，共20頁(yè)。四階段充電策略解析：激活充電：充電器開(kāi)始工作后單片機(jī)采集采集蓄電池端電壓檢測(cè)，若電壓過(guò)低說(shuō)明曾過(guò)度放電，為避免充電電流過(guò)大，實(shí)行小電流激活。恒流充電：恒流充電為10A。恒壓充電：恒壓充電電壓為59V。涓流浮充：當(dāng)充電電流下降到恒流下的0.1倍式，即1A時(shí)，采用涓流浮充。 四階段充電策略保證充電初期能激活修復(fù)蓄電池，使蓄電池更經(jīng)久耐用，末期不過(guò)充，又能達(dá)到充滿(mǎn)的目的。第18頁(yè)，共20頁(yè)。電源系統(tǒng)抗干擾：硬件抗干擾技術(shù)：電源EMC設(shè)計(jì)：整流二極管采用肖特基二級(jí)管做整流管，開(kāi)關(guān)管