鉛酸蓄電池的充電器及放電保護器設(shè)計一、設(shè)計背景鉛酸蓄電池是目前使用最為廣泛的一種蓄電池，其廣泛應(yīng)用于汽車、UPS電源、電動車、車載系統(tǒng)等領(lǐng)域。為了保證鉛酸蓄電池的性能和壽命，必須要考慮其充放電的過程中的保護措施。因此，設(shè)計一個可靠的鉛酸蓄電池充電器及放電保護器對于實際應(yīng)用有著重要作用。二、設(shè)計原理1.充電器鉛酸蓄電池充電器主要通過恒流恒壓兩個階段進行充電。在恒流充電階段，充電器輸出的電流保持不變，直到鉛酸蓄電池充電電壓達到一定值后進入恒壓充電階段。在恒壓充電階段，充電器輸出的電壓保持不變，直到鉛酸蓄電池充電電流降至很小的電流值，即為充電結(jié)束。2.放電保護器鉛酸蓄電池放電保護器主要通過過流保護和過放保護兩個方面進行保護。當(dāng)電流超過設(shè)定值時，應(yīng)該及時將放電器切斷，以防止鉛酸蓄電池被過度放電。當(dāng)電壓超過設(shè)定值時，應(yīng)該及時切斷放電器，以免將電池的電壓拉得過低，從而導(dǎo)致鉛酸蓄電池的損壞。三、設(shè)計過程充電器部分的設(shè)計1.電源電壓選擇考慮到電池充電時充電器的輸出電壓應(yīng)該略高于電池中的電壓，以支持電池充電，因此，我們選擇了從220VAC電源中轉(zhuǎn)換得到12V的直流電源。2.電路設(shè)計附圖一為鉛酸蓄電池充電器的電路圖。我們選擇了LM317TG穩(wěn)壓芯片作為充電器的電流控制器，同時，也可以跟蹤輸出電壓，以便在充電器進入恒流充電階段時級聯(lián)轉(zhuǎn)移至恒壓充電段。由于穩(wěn)壓芯片的電流輸出最大是1.5A，為了讓充電器適用于不同型號鉛酸蓄電池的充電，利用LM317TG的過流保護保護電路，可選接1R電阻來調(diào)整電流的大小。我們還加入了一個柵極驅(qū)動器，以減小穩(wěn)壓芯片的工作熱量和加速過流保護器的觸發(fā)速度?？烧{(diào)電阻R1和電容C1是為了讓LM317TG穩(wěn)壓芯片的輸出電壓有所變化，從而達到調(diào)節(jié)充電器的功能。電路中的二極管D1在充電器關(guān)閉后保護穩(wěn)壓芯片不被反向?qū)?。放電保護器部分的設(shè)計1.過流保護器考慮到在一個開路電池中，由于電學(xué)特性的影響，導(dǎo)致電池電壓不變，而其內(nèi)阻減小，從而導(dǎo)致電流的上升。如果此時將開路電池直接切入大負載電路，將會導(dǎo)致電流急劇上升，可能超過電池設(shè)計的額定電流，從而導(dǎo)致鉛酸蓄電池的損壞。因此，我們需要引入過流保護器，以控制電流的大小。我們使用LM317直流電流源電路，其工作原理如下：當(dāng)輸出電流達到穩(wěn)定值后，穩(wěn)壓芯片的Vbe將在電積電容C3中積聚電荷；當(dāng)輸出電流超過穩(wěn)定值時，驅(qū)動晶體管Q1將導(dǎo)通，從而使中間節(jié)點的電壓降低到0V。從而穩(wěn)壓芯片的輸出電流也將降低到0A。2.過放保護器過放保護器的工作原理是將一個帶有低電阻的N型場效應(yīng)管加到鉛酸電池的負極，以監(jiān)測電池的電壓。當(dāng)電池的電壓超過設(shè)定值時，場效應(yīng)管將被激活，此后，管的極小電阻將允許一個小電流流過管，從而將電路切斷。四、設(shè)計參數(shù)1.充電器參數(shù)?輸入電源：220VAC?輸出電壓：12VDC?輸出電流：0.5A~3.0A2.放電保護器參數(shù)?過流保護器：4A?過放保護器：約11.5V（可調(diào)）五、結(jié)論本論文設(shè)計了一款適用于鉛酸蓄電池的充電器及放電保護器。充電器采用了恒流恒壓兩級充電模式，而放電保護器則利用了過流保護和過放保護兩個電路，同時，充電器