1、“電動車”智能充電器摘要：本項目以大盛科技提供的52單片機為核心，采用大功率開關(guān)電源，通過繼電器產(chǎn)生微小電流，可用于控制不同階段的充電電流需求。 .還可以讓單片機監(jiān)測電池是否達(dá)到浮充狀態(tài)，通過定時和實時采集電池電流來智能控制充電過程，判斷電池達(dá)到了哪個階段，同時，電池在適當(dāng)?shù)臅r間充電和切斷。持續(xù)實時監(jiān)測電池電流是否達(dá)到額定狀態(tài)，最終達(dá)到電池充電時間最短、充電效果最佳的目的。該設(shè)計還有一個更便宜的數(shù)碼管來顯示充電時間。挑到：該項目以達(dá)盛科技提供的52單片機為核心，采用強大的開關(guān)電源，利用繼電器產(chǎn)生可用的小電流來控制各個階段的充電電流要求。其中還讓單片機給電池以浮充條件，并通過定時和監(jiān)測數(shù)據(jù)實時采

2、集電池充電過程中的電流，智能控制判斷哪個階段，并在正確的時間對電池進行切斷關(guān)閉電池連續(xù)充電，以及電流是否達(dá)到電池的額定狀態(tài)，最終達(dá)到實時監(jiān)控，以最短的時間使用充電電池，達(dá)到最佳效果的目的。本設(shè)計還具有價格便宜的數(shù)碼管充電定時通訊功能，從而利用PC機對充電電流、電池電壓、放電電流及相關(guān)充放電曲線進行顯示，并顯示出來。關(guān)鍵詞：開關(guān)電源、鉛酸電池、智能充電器充電器背景“鉛酸蓄電池”是世界上廣泛使用的無機化學(xué)電源。該產(chǎn)品具有可逆性好、電壓特性穩(wěn)定、使用壽命長、適用范圍廣、原料豐富（可再生利用）、成本低等優(yōu)點。它因其優(yōu)點而得到了廣泛的應(yīng)用，也是社會生產(chǎn)經(jīng)營活動中不可缺少的產(chǎn)品。但是，如果使用不當(dāng)，它的壽

3、命會大大縮短。影響鉛酸蓄電池壽命的因素很多，使用正確的充電方法可以有效延長蓄電池的壽命。研究發(fā)現(xiàn)，電池充電過程對電池壽命的影響最大，小電流充電過程影響較小。也就是說，絕大多數(shù)電池不是用壞了，而是“充壞了” ！可見，一個好的充電器對電池的使用壽命有著不可估量的作用！而且，傳統(tǒng)充電器的充電策略比較簡單：只能進行簡單的恒壓或恒流充電這樣充電時間很長，充電效率降低。此外，當(dāng)充電快要結(jié)束時，人們往往會忘記拔掉充電器繼續(xù)充電。如果時間過長，電池會產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致電池極化，影響電池壽命，并可能導(dǎo)致電池?zé)o法使用。紅鼓，還有流水等現(xiàn)象。針對以上問題，我們設(shè)計了一款“智能”充電器，充電時盡量多充，然后切換到小電

4、流慢慢給電池充電，這樣對家用電池的損壞程度最小化。1 、方案對比與論證1. 1個電源模塊（1）方案一普通電源：市電通過電源變壓器將高壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓交流電，再將220V左右的交流電經(jīng)整流濾波后變成適合電器使用的直流電，濾除整流輸出的剩余交流分量，最后輸出穩(wěn)定的直流電壓。它具有輸出電壓穩(wěn)定、紋波振蕩小的優(yōu)點，但也有電壓范圍窄、效率低的缺點。（2）方案二開關(guān)電源：所謂開關(guān)電源，顧名思義就是這里有個門。開關(guān)電源有的使用晶閘管，有的使用開關(guān)管。這兩個元件的性能相似，都是靠基極、（開關(guān)管）控制極（晶閘管）加脈沖信號來完成導(dǎo)通的。和截止日期。市電進入電源時，必須先經(jīng)過扼流圈和大電容，濾除高頻雜波和同相干

5、擾信號。然后通過電感線圈和電容，進一步濾除高頻雜波。接下來由4個二極管組成的全橋電路整流（也有半橋等其他電路），再經(jīng)過大容量濾波電容濾波，電流由高壓交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電。 AC-DC轉(zhuǎn)換后，電流進入整個電源的核心部分：開關(guān)電路。開關(guān)電路主要由兩個開關(guān)管組成，它們依次導(dǎo)通和關(guān)斷，將直流電轉(zhuǎn)換成高頻脈動直流電。接下來，它被送到高頻開關(guān)變壓器進行降壓。高頻開關(guān)變壓器降壓后的脈動電壓也需要通過二極管和濾波電容進行整流濾波。此外，還會有1或2個電感線圈和濾波電容，以濾除高頻交流分量。最終成為設(shè)備所需的比較純凈的低壓直流電。是現(xiàn)代廣泛普及的穩(wěn)壓電源。具有電壓可調(diào)寬度、效率高、輸出電壓相對穩(wěn)定的特點。因此

6、，設(shè)計選擇方案二。1 . 2充電方式(1) 方案一 恒流充電方式：恒流充電方式是通過調(diào)整充電裝置的輸出電壓或改變與電池串聯(lián)的電阻，保持充電電流強度不變的充電方式，如圖1所示控制方法簡單，但由于電池的可接受電流能力隨著充電過程的進行而逐漸降低，所以在充電后期，充電電流多用于電解水，產(chǎn)生氣體，造成氣體過多輸出。圖（1）恒流充電法曲線圖（2）恒壓充電法曲線(2)方案2恒壓充電方式：充電電源的電壓在整個充電過程中保持恒定值，電流隨著電池端電壓的逐漸升高而逐漸減小。與恒流充電方式相比，充電過程更接近最佳充電曲線。恒壓快充如圖2。由于充電初期電池的電動勢較低，充電電流很大，隨著充電的進行電流會逐漸減小，所

7、以只做一個簡單的控制系統(tǒng)是必需的。這種充電方式電解水非常少，避免了電池過度充電。但是在充電初期，電流過大，對電池的壽命影響很大，而且很容易彎曲電池極板，導(dǎo)致電池報廢。鑒于此缺點，恒壓充電很少使用，僅在充電電源電壓低、電流大時使用。(3)方案三：延時開關(guān)充電方式：該充電方式的充電電路一般有以上兩種控制方式，但均未實現(xiàn)無人值守自動完成操作和自動停止工作的智能化處理。第三種方案，采用單片機智能控制，在可控條件下完成電池的大電流快充和小電流飽和充電。所以選擇選項三。二、工作原理智能充電器系統(tǒng)的工作原理如下。主要包括功率轉(zhuǎn)換電路、PWM控制器、電容電感儲能電路、充電電路、電池組、放電電路、采樣電路、上位

8、機等組成閉環(huán)系統(tǒng)。采樣電路電源變換電路繼電器控制器電流電感儲能電路達(dá)盛科技單片機控制核心數(shù)碼管顯示充電電路放電電路反饋電池組2.1電源充電電路本設(shè)計中，脈寬調(diào)制器（PWM）UC3842是開關(guān)電源的核心。它可以產(chǎn)生頻率固定、占空比可調(diào)的控制電壓，通過改變開關(guān)功率管的通斷狀態(tài)來調(diào)節(jié)輸出電壓的高低，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。例如，當(dāng)V 0由于某種原因上升時，改變了控制電壓的占空比，使斬波后電壓的平均值下降，導(dǎo)致V 0下降，V 0趨于穩(wěn)定，反之亦然. UC3842工作溫度0+ 70，最大輸入電壓30V，最大輸出電流30V，1A可驅(qū)動雙極功率管或VMOS管。（一）UC3842的結(jié)構(gòu)、功能及工作原理UC3842采用

9、DIP-8封裝，引腳排列如圖（4）所示。腳 1 是補償腳。外部 RC 元件用于補償誤差放大器的頻率特性。第二個引腳為反饋端，采樣電壓加到誤差放大器的反相輸入端，然后與同相輸入端的參考電壓進行比較，產(chǎn)生誤差電壓。第三引腳連接過流檢測電阻，構(gòu)成過流保護電路。第四個引腳R T /C T是外部定時電阻和鋸齒波振蕩器定時電容的公共端。引腳 8 是內(nèi)部參考電壓 V RET = 5.0V。引腳 7 是輸入電壓。引腳 6 的輸出電壓 v 0取決于高頻變壓器的變壓比。引腳 5 接地。(2) 主要參數(shù)的確定UC3842構(gòu)成的開關(guān)電源屬于單端反激變換器類型。雖然它的工作頻率可以達(dá)到500KHZ ，但通常受制于制造工

10、藝和開關(guān)功率管頻率特性等因素的限制，f 0 通常設(shè)計在幾十千赫以下。使用VMOS管時，f 0約等于40KH Z 。使用雙極開關(guān)功率管時，f 0約等于20KH Z 。 1.5V，周期為25us的鋸齒波。脈沖信號最大值當(dāng)電網(wǎng)電壓在220V20%范圍內(nèi)變化時，對應(yīng)176264V。全波整流后的直流輸入電壓V Imin 240V，V Imix 360V 。單端反激式開關(guān)電源產(chǎn)生的反電動勢e170v。由線圈漏感引起的電壓尖峰， VL 100V，因為 V Imix +e+VL 630V。因此，開關(guān)功率管應(yīng)能承受630v以上的高壓。計算脈沖信號的最大占空比：計算初級線圈的電感L 1 ：高頻變壓器初級線圈的電感

11、量由下式確定：開關(guān)電源效率=70%， VImin= 240V， =41.5%， =35W， =40合，則=2.48Mh。設(shè)滿載時的峰值電流為，短路保護時的過載電流為，有公式：不難發(fā)現(xiàn)1.0A； =1.3初級線圈中儲存的電能為：確定初級線圈的匝數(shù)：初級線圈的安匝數(shù) 和存儲的電能 A 之間存在以下關(guān)系：確定自供電線圈的匝數(shù)N 2和次級線圈的匝數(shù)N 3 、N 4 、N 5 ：N1確定后，N2、N3、N4、N5可使用以下公式計算由上式可計算出N1為55匝，采用單股0.5mm高強度漆包線； N2為7匝，采用單0.5mm強度高強度漆包線； N3為8匝，采用雙股0.5mm高強度漆包線并聯(lián)再繞制，其輸出電壓為

12、22V。 N4為6匝，由5股0.5mm高強度漆包線并聯(lián)而成，輸出電壓為16V。 N5為4匝，采用單股0.5mm高強度漆包線，輸出電壓為9V，經(jīng)7805穩(wěn)壓，輸出5V電壓。 UC3842構(gòu)成的開關(guān)電源電路如圖（5）所示。其基本工作原理是：交流輸入電壓經(jīng)整流濾波電路轉(zhuǎn)換成直流電壓V 1 ，再經(jīng)開關(guān)功率管斬波，經(jīng)高頻變壓器降壓，得到高頻矩形波。電壓。最后經(jīng)過整流濾波得到所需的電壓。直流輸出電壓。圖中C 1和L 1為電源噪聲濾波器，T為高頻變壓器，開關(guān)功率管選用IRPFG50型VMOS管。剛開機時，220V交流電壓先經(jīng)過C 1和L 1濾波，濾除射頻干擾，再橋式整流濾波，產(chǎn)生+300V左右的直流電壓，然

13、后提供UC3842經(jīng)R 1降壓后，啟動電壓為16V 。 C2為濾波電容。進入正常狀態(tài)后，自饋線圈N 2上的高頻電壓經(jīng)D2和C4整流濾波，作為UC3842的正常工作電壓。 R 14是斜率補償電阻。取R 15 =10 u和C 15 =4700PF 時，開關(guān)頻率為50 1.8/R 15C15 50KH Z ，C14為消噪電容，R18為過流檢測電阻。 R16是VMOS管的柵極限流電阻。 D3、C5、R2組成吸收回路，吸收峰值電壓。 D2和D3選用快恢復(fù)二極管。 D4、D5、D8為輸出級整流管，采用肖特基二極管，滿足高頻大電流整流的需要。2.2延遲與電路當(dāng)單片機開始工作時，每個端口輸出一個高電平。此時充

14、放電電路中的場效應(yīng)管Q2、Q4同時導(dǎo)通，該電路的電流會瞬間變大，容易損壞電路中的器件。因此，增加了圖（6）所示的延遲電路。 PWIN1 由單片機的 P1.5 端口控制。當(dāng)其輸出為高電平時，Q9 導(dǎo)通。 PWIN2 由單片機的 P1.6 端口控制。當(dāng)其輸出為高時，Q10 導(dǎo)通。 PWIN3 由單片機的 P1.7 端口控制。當(dāng)其輸出為高時，Q12 導(dǎo)通。圖（6）延時與報警電路2.3充放電維護電路圖（7）充、放電與維護電路接TL431的1腳如圖（7）所示，單片機AT89S52的P1.5、P1.6、P1.7端口經(jīng)過延時電路后控制充電電池的三級。電路上電后，通過軟件控制檢測電池內(nèi)阻，判斷處于電池的哪個階

15、段。判斷后，比如在維修階段，通過控制P3_4來調(diào)整R26的變化調(diào)整TL431電流的變化。通過光耦反饋給芯片UC3842，如圖（5）所示。調(diào)節(jié)后控制輸出的變化，通過電壓表調(diào)節(jié)輸出電壓的變化，從而調(diào)節(jié)電壓的變化。從而實現(xiàn)三個階段的轉(zhuǎn)換。2.4數(shù)據(jù)采樣與反饋電路數(shù)據(jù)采集和反饋電路采用了一種比較刁鉆的方法，它沒有使用AD轉(zhuǎn)換模塊，而是選擇采集外部信號，然后致給單片機，讓單片機自己比較。在單片機的P2.0口中，首先設(shè)置的是輸出低電平，然后加一個信號使單片機的P2.0口變?yōu)楦唠娖健纹瑱C接收到反饋信號后，最終做出判斷和控制。2.6顯示電路顯示電路比較簡單，通過單片機編程控制LCD1602的顯示，使LCD1

16、602可以根據(jù)我們的需要進行顯示，程序需要嚴(yán)格按照其工作順序編寫。其外圍電路電路連接如圖（10）所示。 D0D7 端口連接到單片機的 P0 端口。由于P0口一直用于控制AD0809，為了解決端口沖突，增加了一個74HC573鎖存器。此外，讀寫控制、使能端和數(shù)據(jù)、命令選擇端也應(yīng)單獨分配給單片機I/O口控制。圖（10）顯示電路3、單片機軟件設(shè)計3.1 軟件功能該軟件的目的是控制電池充電時間以及維護終點和充電時間的顯示。當(dāng)電池放入智能充電器后，我們可以讓充電器在沒有監(jiān)督的情況下自由充電。我們只需要在適當(dāng)?shù)臅r候拔掉電源，避免了晚上需要拔掉電池來保護電池。擔(dān)心充電器。并且采用便宜的數(shù)碼管顯示充電時間，方

17、便人機交互。3.2 流程圖開始檢測充電電流是否存在確認(rèn)無電流有電流的地方的地對地導(dǎo)彈地對地導(dǎo)彈電流有電流計時顯示確認(rèn)8小時以內(nèi)未達(dá)到浮充8小時以內(nèi)達(dá)到浮充有電流的地方的地對地導(dǎo)彈地對地導(dǎo)彈電流有電流有電流的地方的地對地導(dǎo)彈地對地導(dǎo)彈電流有電流繼電器釋放， 停充延時兩小時停充，繼電器釋放。有電流4、安裝調(diào)試使用萬能板對比電路原理圖進行焊接。安裝完成后，將C語言源程序和KEICL51編譯成目標(biāo)文件，即HEX文件，然后使用下載器將HEX文件寫入AT89S52芯片進行校對。五、結(jié)論這一次，我們在選材和前期準(zhǔn)備方面都不夠，一共改變了8個設(shè)計方案。有些計劃太繁瑣，組件確實不完整。要完成設(shè)計要求并放棄，有很

18、多事情要考慮。調(diào)試電路板時，硬件布局也存在一些問題。6.電路原理總圖7. 參考文獻(xiàn)1康華光等，部分模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)：人民教育， 1963，40-50 。2華成英等，數(shù)字電路基礎(chǔ)部分，高等教育， 200 1，36-72。3全立，單片機原理與接口技術(shù)，高等教育， 2004.1，21-27 。4 易綱等，單片機原理與應(yīng)用，高等教育， 2004，33-50 。 5 全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽組委會，全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽（第1 5屆）獲獎作品匯編， ：科技大學(xué)， 2004，40-200 。 6 譚浩強，C程序設(shè)計，第三版：清華大學(xué)2206.10-29。7 唐穎，單片機原理與應(yīng)用與C51編程，大學(xué)，2008

19、年第一版。8 王水靜等，單片機開關(guān)電源集成電路應(yīng)用設(shè)計實例，人民郵電，2008年第一版。 9 網(wǎng)絡(luò)信息。附錄一（節(jié)目清單）：#include#define uint unsinged int#define uchar 無符號字符sbita=P10;位b=P11；sbitc=P12;位 d=P13;位 e=P14;位 f=P15;位g=P16；sbitdp=P17;位 h=P36;sbitkey=P17;sbitwei1=P32;sbitwei2=P33;sbitwei3=P34;sbit jidianqi=P00;sbitfeng=P17;位溫度=P20；uchar i,j;uchar num

20、1,num2,num3,num4,num5;uchar 代碼段=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90;/編碼從1到9uchar 碼 wei=0 x04,0 x02,0 x01;烏查爾變亮；無效延遲（uchar z）uchar x,y;for(x=120;x0;x-)for(y=z;y0;y-);無效初始化（）h=1;/燈亮，表示有充電電流，否則沒有TH0=(65536-50000)/256；TL0=(65536-50000)%256;TH1=(65536-30000)/256；TL1=(65536-30000)%

21、256;TMOD=0 x11；EA=1；ET0=1；TR0=1；ET1=1；TR1=1；無效顯示（）wei3=1;wei2=0;wei1=0;P1=段num3;延遲（25）；wei3=0;wei2=1;wei1=0;P1=段num4;延遲（5）；wei3=0;wei2=0;wei1=1;P1=段num5;/延遲（200）；無效的主要（）溫度=0；/ 溫度=P20;極點氣=0； /先接繼電器，檢測是否有充電電流在里面（）;而（1）展示（）;延遲（5）；如果（num5=8&temp=1） 而（1）顯示（）；延遲（5）；如果（num5=2）num5=num4=num3=num2=num1=0;jid

22、ianqi=1;否則如果（num5=8&temp=0）num5=num4=num3=num2=num1=0;jidianqi=1;void timer0() interrupt 1 /設(shè)置8小時簽單TH0=(65536-40000)/256；TL0=(65536-40000)%256;無效 timer1() 中斷 3TH1=(65536-30000)/256；TL1=(65536-30000)%256;我+；如果（我=2） i=0;feng=1;num1+;如果(num11) num1=0;數(shù)字2+;if(num2=1) num2=0;num3+;如果(num39) num3=0;數(shù)字4+;如

23、果（num4=6）num4=0; num5+;風(fēng)=0;if(num5=8) num5=0;num1=0;num2=0;num3=0;num4=0;附錄二（組件清單）：零件類型代號腳印描述0.1uC24RAD0.1電容器0.1uC26RAD0.1電容器0.1uC3RAD0.1電容器0.1uC27RAD0.1電容器0.1uC25RAD0.1電容器0.1uC28RAD0.1電容器0.2/2WR20AXIAL0.40.2/2WR7AXIAL0.40.22u/280VC1電容器1KR22AXIAL0.41N4007D2二極管-0.7二極管1N5408D7DO-27二極管1N5408D8DO-27二極管1

24、kR35AXIAL0.41kR48AXIAL0.41kR32AXIAL0.41kR28AXIAL0.41kR34AXIAL0.41kR59AXIAL0.41kR61AXIAL0.41kR39AXIAL0.41kR29AXIAL0.41kR44AXIAL0.41kR5AXIAL0.41kR9AXIAL0.41kR46AXIAL0.41kR4AXIAL0.41kR31AXIAL0.43.3uHL33.3uHL44.7kR19AXIAL0.45.1kR60AXIAL0.45.1kR8AXIAL0.45/10WR27AXIAL0.45A/250VF1保險絲5kR55SIP3電位器5kR54SIP3電位

25、器5kR53SIP3電位器5kR52SIP3電位器7.5kR49AXIAL0.47.5kR36AXIAL0.47.5kR50AXIAL0.47.5kR51AXIAL0.48*10kJ3SIP9連接器10kR14AXIAL0.410kR6AXIAL0.410kR11AXIAL0.410kR3AXIAL0.410kR17AXIAL0.410kR42AXIAL0.410kR15AXIAL0.410kR40AXIAL0.410kR21AXIAL0.410kR33AXIAL0.410kR30AXIAL0.410kR37AXIAL0.410kR10AXIAL0.410kR12SIP3電位器10kR47SI

26、P3電位器10kR45SIP3電位器10kR43SIP3電位器10uC17RB.2/.4電解電容10uC31RB.2/.4電解電容10uC29RB.2/.4電解電容10uC35RB.2/.4電解電容10uC38RB.2/.4電解電容10uC33RB.2/.4電解電容10uC12RB.2/.4電解電容10uC39RB.2/.4電解電容22R16AXIAL0.422.1184MY1RAD0.3Crystal22k/1wR2AXIAL0.430便士C22RAD0.1電容器30便士C23RAD0.1電容器32kR57AXIAL0.432kR58AXIAL0.432kR56AXIAL0.432kR38A

27、XIAL0.447R13AXIAL0.447kR41AXIAL0.450kR26SIP3電位器74HC573U4DIP2074LS293U5DIP144 位二進制計數(shù)器102C36RAD0.1電容器102C13RAD0.1電容器102C16RAD0.1電容器103C14RAD0.1電容器104C21RAD0.1電容器104C41RAD0.1電容器104C19RAD0.1電容器104C30RAD0.1電容器104C40RAD0.1電容器104C34RAD0.1電容器104C32RAD0.1電容器104C37RAD0.1電容器150kR25AXIAL0.4150kR1AXIAL0.4330u/450VC2RB.2/.4電解電容470R23AXIAL0.4470R24AXIAL0.44