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1、word蓄电池充电器的设计摘要蓄电池具有价格低廉、供电可靠、电压稳定等优点,因此广泛应用于国防、通信、铁路、交通、工农业生产部门。近年来全密封免维护蓄电池由于密封好、无泄漏、无污染等优点,从而得到了广泛应用。蓄电池充电器，将高频开关电源技术与嵌入式微机控制技术有机地结合，运用先进的智能动态调整技术，实现优化充电特性曲线，有效延长蓄电池的使用寿命。它采用恒流、W阶段、恒压、小恒流四个阶段充电方式，具有充电效率高，可靠性高、操作简便，重量轻，体积小等特点。本文主要分为四大部分，一是蓄电池充电器，二是蓄电池充电器设计要求与方案论证，三是蓄电池充电原理与方法，四是蓄电池充电器设计分析。关键词：蓄电池；
2、充电器；方案设计；恒定电流；软件设计Design of battery chargerAbstractBattery has the advantages of low cost, reliable power supply, voltage stability, so it is widely used in national defense, munications, railway, transportation, industrial and agricultural production sector. In recent years, the maintenance free ba
3、ttery is widely used because of the advantages of good sealing, no leakage, no pollution etc. Battery charger, the high frequency switching power supply technology and the embedded microputer control technology, the use of advanced intelligent dynamic adjustment technology to achieve optimal chargin
4、g characteristics curve, effectively extend the life of the battery. It uses four stages of constant current, W stage, constant pressure, small constant current charging mode, with high efficiency, high reliability, simple operation, light weight, small size and so on. This paper is divided into fou
5、r parts, one is the battery charger, the two is the battery charger design requirements and scheme demonstration, three is the battery charge principle and method, four is the battery charger design analysis.Key words: battery; charger; scheme design; constant current; software design目录前言3一、蓄电池充电器3（
6、一）蓄电池31.蓄电池简介32.蓄电池原理和构成43.蓄电池分类4（二）蓄电池充电器51.充电器52.蓄电池充电器5二、蓄电池充电器设计要求与方案论证5（一）要求51.基本要求52.发挥部分6（二）系统方案论证6三、 蓄电池充电原理与方法6（一）蓄电池充电原理6（二）蓄电池常用的充电方法61.恒定电流充电法62.恒定电压充电法73.阶段等流充电法74.浮充电法7四、蓄电池充电器设计分析7（一）主电路方案7（二）充电器控制电路方案7（三）充电器软件设计81.DSP资源分配82.软件工作流程设计8结论9前言铅蓄电池已经发明了100多年，并且在不断发展。铅蓄电池也属于一种化学能与电能相互转化的装置。
7、铅蓄电池的特点包括电动势高、充放电可逆性好、使用温度围宽、生产工艺易于掌握、原材料丰富价廉，而且在工业上获得了广泛的应用。蓄电池属于一种可循环利用的能源，其中人们最关注的问题就是其反复利用的次数，也就是它的使用寿命。蓄电池充电技术就是实现电池反复利用的关键，所以说，设计一个好的充电器对电池的利用来说是非常重要的。就现在的研究来说，对电池进行充电有多重技术，有脉冲充电、利用PWM控制充电，除此之外，还有结合单片机控制风进行设计的充电器。总体而言，充电一般来说可以分为三种状态，一是大电流恒流充电，二是高电压过充电状态，三是低电压恒压浮充状态。科学的充电技术不能能够提高充电速率，保证电池充电效果，而
8、且还能够最大限度的维护电池寿命，维持电池的使用性能。一、蓄电池充电器（一）蓄电池化学能转化成电能的装置叫化学电池，一般来说就简称为电池。放电后能够用充电的方式使部活性物质再生，也就是把电能储存为化学能；在需要放电的时候将化学能转化为电能，将这类电池称作是蓄电池，也称二次电池。1.蓄电池简介所谓蓄电池，就是贮存化学能量，在必要时能够放出电能的一种电气化学设备。它是将化学能直接转化成电能的一种装置，是按可再充电设计的电池，通过可逆的化学反应实现再充电，通常来说指的是铅酸蓄电池，这是电池中的一种，也属于二次电池，其工作原理是在充电时利用外部的电能使部活性物质再生，将电能储存为化学能，需要放电时再次将
9、化学能转化为电能输出，比如生活中常用的手机电池，电动车电池等等。2.蓄电池原理和构成（1）蓄电池化学原理方程式：总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 可逆符号2PbSO4(s)+2H2O(l) 放电时：负Pb(s)-2e-+SO42-(aq)=PbSO4(s) 正 PbO2(s)+2e-+SO42-(ap)=PbSO4(s)+2H2O(l) 总 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(ap)=2PbSO4(s)+2H2O(l) 充电时 电解池 阴极 PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(ap) 阳极 PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=Pbo2(s)+S
10、O42-(aq)+4H+(a 注（充电时阴极是放电时负极） （2）物理构成 构成铅蓄电池之主要成份如下： 阳极板（过氧化铅.PbO2）- 活性物质 阴极板（海绵状铅.Pb） - 活性物质 电解液（稀硫酸） - 硫酸（H2SO4） +蒸馏水（H2O） 电池外壳 、盖（PP ABS阻燃） 隔离板 (AGM) 安全阀 正负极柱，正负极柱等3.蓄电池分类 蓄电池分为铅酸蓄电池、UPS蓄电池、磷酸铁锂蓄电池、超级蓄电池。铅酸蓄电池就是常用的车用蓄电池，主要分为三类，分别是普通蓄电池、干荷蓄电池和免维护蓄电池。UPS蓄电池称作是不间断电源，是因为停电的时候，它能快速转换到“逆变”状态，从而不会让在使用中的
11、电脑因为突然停电未来得及存储而失去重要文件。磷酸铁锂电池是锂离子电池家族中最安全的高比能量电池。“超级蓄电池发动机启动电源”是一种当燃机配用的传统蓄电池失效而无法实施启动时，能通过快速储能后向燃机提供启动电源的装置。 （二）蓄电池充电器1.充电器充电器是按设计电路工作频率来分,可分为工频机和高频机.工频机是以传统的模拟电路原理来设计,机器部电力器件(如变压器、电感、电容器等)都较大,一般在带载较大运行时存在较小噪声,但该机型在恶劣的电网环境条件中耐抗性能较强,可靠性及稳定性均比高频机强。2.蓄电池充电器（1）概念 所谓蓄电池充电器，指的是将将高频开关电源技术与嵌入式微机控制技术有机地结合，运用
12、先进的智能动态调整技术，实现优化充电特性曲线，有效延长蓄电池的使用寿命。它采用恒流/W阶段/恒压/小恒流四个阶段充电方式，具有充电效率高，可靠性高、操作简便，重量轻，体积小等特点。（2）种类充电机从用途上来分可以大体分为：叉车充电机，电动车充电机，智能充电机，浮充充电机，可调充电机。充电器按能源使用方式分为：普通充电器：利用普通家庭用电等通过变压器提供能源。蓄电池充电器：是专门针对市场上广泛应用的铅酸免维护蓄电池或蓄电池组进行充电而设计，整机体积小、重量轻、移动方便。太阳能充电器：利用太阳能面板收集太阳能。无线充电器：利用电磁耦合等原理进行充电。手摇充电器：利用人力摇动产生的动能，使其部微型精
13、密了电机高速运转产生电能。二、蓄电池充电器设计要求与方案论证（一）要求1.基本要求蓄电池标称电压为12V，容量为4Ah充电采用三段式：第一阶段恒流充电，充电电流为600mA,当电池端电压达到13.8V时，转入第二阶段；第二阶段恒压充电，充电电压为13.8V，当充电电流小于50mA时转入第三阶段；第三阶段涓流（恒流）充电，充电电流为50mA。充电器输出电压、电流误差小于1%，具有过流保护功能。实时显示蓄电电压、充电电流，电压围615V，误差小于0.5%，电流围40600mA,误差小于0.5%。自制充电器所需电源，输入为220V，50Hz。2.发挥部分通过按键预置恒流充电的电流值，恒压充电的电压值
14、和涓流充电的电流值。具有过热保护功能，当蓄电池壳温超过40时，充电电流减半；当蓄电池壳温超过45时，应停止充电，待冷却至35时恢复正常充电，温度检测误差小于1。其他功能。（二）系统方案论证此设计用到单片机控制2个继电器来进行充电的阶段的转换，一个继电器来控制A/D前级的放大电路，一个串行显示电路显示测试数据，6个按键控制选择测试数据类型的键盘电路，一个A/D转换，一个D/A转换，如果用MCS-51单片机会造成I/O口不够用，需要I/O口扩展增加了硬件电路以及程序编写。为了减少此麻烦我们采用部包含1个10位A/D和2个10位D/A及40个I/O口的SPCE61单片机电路无需在与外部A/D，D/A
15、的接线因此不会造成I/O口不够用。如果采用SPCE61的10位A/D转换电路，以3.3V为参考电压测量精度能达到3.3MV，由于测量电压电压值最大打15V，因此在输入A/D之前的电压信号要先衰件使得A/D取样的电压信号低于3.3V。根据测量误差精度要求如果以3.3V做为D/A的经电流变电压的最大输出电压则只需要用一个10位D/A即可。随后在经过放大器将电压信号放大进行控制充电电路。三、蓄电池充电原理与方法（一）蓄电池充电原理蓄电池在工作工程中主要具有3种工作状态：放电状态、充电状态和浮充状态。处于放电状态时，蓄电池将储蓄的化学能转化为电能供给负载；充电状态是在蓄电池放电之后进行能量储蓄的状态，此种状态下电能转化为化学能存储起来；浮充状态则是蓄电池维持一定化学能存储量所要保持的工作状态，浮充状态下的蓄电池的储能不会因为自放电而损失。放电、充电、浮充电3个状态构成蓄电池的一个完整的工作循环。图1充电电路原理图
