微电脑铅酸蓄电池充电器.pdf

本发明的目的是为了解决充电器对电池的欠充及过充，提供一种操作简单、成本合理、性能优异、安全可靠的微电脑铅酸蓄电池充电器，它包括依次连接的市电输入部分、开关管、变压器和输出整流部分，所述市电输入部分与开关管之间连接有PWM形成输出部分，所述输出整流部分与PWM形成输出部分连接有控制板。

1、  一种微电脑铅酸蓄电池充电器，包括依次连接的市电输入部分、开关管、变压器和输出整流部分，所述市电输入部分与开关管之间连接有PWM形成输出部分，其特征在于：所述输出整流部分与PWM形成输出部分连接有控制板；
所述控制板的电路包括MCU、第1放大器、第2放大器、第3放大器、第4放大器和第5放大器，第39电阻、第40电阻与MCU的25脚分别连接，MCU的13脚与第18电阻连接，第18电阻与第12电容、第17电阻分别连接，第17电阻与第11电容、以及第4放大器的5脚分别连接，第4放大器的6脚、7脚与第45电阻分别连接，第1放大器的5脚与第45电阻、第22电阻、第21电阻分别连接，第1放大器的6脚、第9二极管和第47电阻分别连接，第47电阻和第8电容连接，第8电容、第1放大器的7脚与第7二极管分别连接，第9二极管与第23电阻、第24电阻分别连接，第24电阻与第25电阻、第26电阻依次连接，MCU的15脚与第43电阻连接，第43电阻与第44电阻、第13电容分别连接，第44电阻、第14电容与第5放大器的10脚分别连接，第5放大器的9脚、10脚与第46电阻分别连接，第46电阻与第2放大器的1脚、第19电阻、第20电阻分别连接，第20电阻与第22电阻连接后与5V电源相连接，第2放大器的2脚与第30电阻、第34电阻分别连接，第34电阻和第9电容连接，第9电容、第8二极管与第2放大器的3脚分别连接，第7二极管依次连接第8二极管、第15电阻，第15电阻与第16电阻连接，MCU的24脚与第33电阻、第10电容、第30电阻分别连接，第33电阻、第36电阻与第3放大器的14脚分别连接，第3放大器的12脚和第35电阻连接，MCU的23脚与第32电阻、第31电阻分别连接，第31电阻依次连接第28电阻、第27电阻，第27电阻分别连接第26电阻、第3二极管、第5电容，MCU的8脚与R38相连接；
第39电阻为温度检测热敏电阻，与第40电阻形成温度信号输入到MCU，MCU通过处理，形成一个与温度成比例的PWM信号，即电压控制PWM信号，MCU输出电压控制PWM信号通过第17电阻、第18电阻、第11电容、第12电容向第4放大器输入直流电压，第4放大器就输出一个平稳的电压通过第45电阻与第1放大器正输入相连接，同时第1放大器正输入通过第21电阻、第22电阻与5V电源相连接，第1放大器负输入通过第24电阻、第25电阻、第26电阻、第23电阻、第9二极管与第3二极管相连接得到电池充电的电压，第1放大器的输出通过第7二极管与第2集成电路连接，去控制第2集成电路输出合适的PWM信号，控制第1三极管的开关，使充电器的输出电压得到控制；
MCU输出电流PWM信号通过第43电阻、第44电阻、第13电容、第14电容向第5放大器输入直流电压，第5放大器就输出一个平稳的电压通过第46电阻与第2放大器正输入相连接，同时第2放大器正输入通过第19电阻、第20电阻与5V电源相连接，第2放大器负输入通过第30电阻、第33电阻与第3放大器相连接，第3放大器通过第35电阻与第29电阻连接得到电池充电的电流，第2放大器的输出通过D8与IC2连接，去控制IC1输出合适的PWM信号，控制Q1的开关，使充电器的输出电流得到控制。

微电脑铅酸蓄电池充电器
技术领域
本发明涉及一种蓄电池充电器，具体涉及一种微电脑铅酸蓄电池充电器。
背景技术
现行的充电器的固定充电方式及固定参数容易造成电池的过充及欠充，这是因为铅酸蓄电池的本身的固有的特性及结构决定的，现行的充电器采用三段式充电模式(如图1所示)，以固定的参数对电池充电(以48V12AH电池为例，与之相配的充电器充电电流1.8A，最高电压59V，转态电流0.35A，浮充电压55.2V)，A段以一恒定的电流(1.8A)充电，充入的电量占电池容量的80％左右时电流开始下降电池电压接近恒压，充电进入B段，在此阶段电流逐渐下降，电压接近最高电压(59V)，在此阶段充入的电量占总容量的20％-25％时，电流下降到一个设定的转态点(0.35A)，充电器进入C段浮充状态，电压变为一个相对低的值(浮充电压55.2V)，充电器以很小的电流继续充电。
普通的充电器充电电压是固定的，不同的季节温度不同时，对电池的充电会形成过充和欠充，对电池的使用寿命有很大影响，因为电池在不同的温度下对充电的接受能力不同，对于这个问题，应该对充电器的充电电压在不同的温度下作出相应调整。
发明内容
本发明的目的是为了解决充电器对电池的欠充及过充，提供一种操作简单、成本合理、性能优异、安全可靠的微电脑铅酸蓄电池充电器。
本发明的技术方案是：一种微电脑铅酸蓄电池充电器，包括依次连接的市电输入部分、开关管、变压器和输出整流部分，所述市电输入部分与开关管之间连接有PWM形成输出部分，所述输出整流部分与PWM形成输出部分连接有控制板；
所述控制板的电路包括MCU、第1放大器、第2放大器、第3放大器、第4放大器和第5放大器，第39电阻、第40电阻与MCU的25脚分别连接，MCU的13脚与第18电阻连接，第18电阻与第12电容、第17电阻分别连接，第17电阻与第11电容、以及第4放大器的5脚分别连接，第4放大器的6脚、7脚与第45电阻分别连接，第1放大器的5脚与第45电阻、第22电阻、第21电阻分别连接，第1放大器的6脚、第9二极管和第47电阻分别连接，第47电阻和第8电容连接，第8电容、第1放大器的7脚与第7二极管分别连接，第9二极管与第23电阻、第24电阻分别连接，第24电阻与第25电阻、第26电阻依次连接，MCU的15脚与第43电阻连接，第43电阻与第44电阻、第13电容分别连接，第44电阻、第14电容与第5放大器的10脚分别连接，第5放大器的9脚、10脚与第46电阻分别连接，第46电阻与第2放大器的1脚、第19电阻、第20电阻分别连接，第20电阻与第22电阻连接后与5V电源相连接，第2放大器的2脚与第30电阻、第34电阻分别连接，第34电阻和第9电容连接，第9电容、第8二极管与第2放大器的3脚分别连接，第7二极管依次连接第8二极管、第15电阻，第15电阻与第16电阻连接，MCU的24脚与第33电阻、第10电容、第30电阻分别连接，第33电阻、第36电阻与第3放大器的14脚分别连接，第3放大器的12脚和第35电阻连接，MCU的23脚与第32电阻、第31电阻分别连接，第31电阻依次连接第28电阻、第27电阻，第27电阻分别连接第26电阻、第3二极管、第5电容，MCU的8脚与R38相连接；
第39电阻为温度检测热敏电阻，与第40电阻形成温度信号输入到MCU，MCU通过处理，形成一个与温度成比例的PWM信号，即电压控制PWM信号，MCU输出电压控制PWM信号通过第17电阻、第18电阻、第11电容、第12电容向第4放大器输入直流电压，第4放大器就输出一个平稳的电压通过第45电阻与第1放大器正输入相连接，同时第1放大器正输入通过第21电阻、第22电阻与5V电源相连接，第1放大器负输入通过第24电阻、第25电阻、第26电阻、第23电阻、第9二极管与第3二极管相连接得到电池充电的电压，第1放大器的输出通过第7二极管与第2集成电路连接，去控制第2集成电路输出合适的PWM信号，控制第1三极管的开关，使充电器的输出电压得到控制；
MCU输出电流PWM信号通过第43电阻、第44电阻、第13电容、第14电容向第5放大器输入直流电压，第5放大器就输出一个平稳的电压通过第46电阻与第2放大器正输入相连接，同时第2放大器正输入通过第19电阻、第20电阻与5V电源相连接，第2放大器负输入通过第30电阻、第33电阻与第3放大器相连接，第3放大器通过第35电阻与第29电阻连接得到电池充电的电流，第2放大器的输出通过D8与IC2连接，去控制IC1输出合适的PWM信号，控制Q1的开关，使充电器的输出电流得到控制。
为了解决充电器对电池的欠充及过充，最为有效的方法是对充电电压进行温度补偿，及单片机的监控保护，也就是在普通充电器的电路基础上，增加一个单片机微控制器芯片，在充电器接上电源时，检测环境温度，然后设定好充电电压。现在的电动车绝大部分仍然以铅酸蓄电池为主，铅酸蓄电池单体电压为12V，在温度为25度时充电电压14.75V。在此基础上，对电压施加一个补偿系数(-3MV)-(-4MV)，夏天电压调低，冬天电压调高，在充分适应电池充电特性的情况下，有效的延长电池寿命。
一、充电器充电参数的温度补偿
充电器的最高电压(即恒压值)随温度施加一个补偿系数(-3MV/格)，环境温度25℃时，12V电池的最高充电电压为14.7-14.8V。环境温度-10℃时，最高电压应为15.20-15.30V，温度再低电压不再升高。环境温度40℃时，最高电压应为14.4-14.5V，温度再高电压不再降低。即充电器B段末期的电压根据温度作相应调整，在夏天时可以大大减少电池的失水。
充电器进入C段后的电压也应根据温度作相应调整，随温度施加一个补偿系数(-3MV/格)，环境温度25℃时，12V电池的最高充电电压为13.7-13.8V。环境温度-10℃时，电压应为14.3-14.4V。环境温度40℃时，最高电压应为13.5-13.6V。进入C段3小时后，完全切断与电池的连接，停止充电。
二、单片机监控保护
充电过程中A段充入的电量最多，接近恒压点时，如果电池老化严重，失水过多时，可能造成充电电流不能下降，电池电压不能上升无法靠近恒压点，如果长时间处于这个状态，电池会发热鼓胀损坏，在此段用单片机监视电流(1.8A)，并计算时间，适配的充电器和电池，电池性能较好时此时间一般在6小时(假定电池完全放电)充电电流会逐渐下降，如果电流在7小时后，仍然接近1.8A(充电总量达到电池容量的1.1倍)，单片机就强行将充电器电压降至浮充电压，跳过B段。
充电电流从恒流开始下降(即正常进入B段)，性能良好的电池，充电电流逐渐下降并达到转态电流(0.35A)，充电器进入浮充状态。此充电过程中，电池的析气最多。当电池失水到一定程度时，此阶段的充电电流随时间变化不能形成原来的特定的曲线，而会出现波动，停在某个值上，甚至会出现反弹，电池发热，普通充电器会完全失去控制。为避免此问题，可以采取以下几种方法：B阶段充入电量占整个容量的20％-25％，在这个阶段单片机监视电流，并对电流在时间上积分，当电量达到25％时，转浮充。B阶段开始时计时，如果3小时不能进入浮充，则转浮充。在此阶段充电电流应当逐渐下降，如果电流出现反弹，并且持续时间超过10分钟，充电器进入浮充状态。
综上所述，归纳表格如下：

三、充电器的自我保护
当充电器内部温度达到60℃以上时，启动冷却风扇，温度下降到40℃以下时风扇停止运转，这样风扇寿命得以延长。
如果某种原因(如充电时被覆盖)造成充电器内部温度超过80℃时，充电器将转入浮充，停止充电。
如果充电器自身的电压控制部分出现变化，造成充电电压过高的，充电器停止充电并给出故障显示(红绿灯同时亮)。
当电池正负极与充电器的正负极不配时，充电器处于等待状态(红绿指示灯交替闪烁)。
本发明的有益效果是：本发明的充电器解决了电池的过充及欠充的问题，可以提高充电器的性能，延长电池的使用寿命。
附图说明
图1为现有充电器充电模式示意图；
图2为本发明的电路原理方框图；
图3为本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
如图1和图2所示：一种微电脑铅酸蓄电池充电器，包括依次连接的市电输入部分1、开关管3、变压器4和输出整流部分5，所述市电输入部分1与开关管3之间连接有PWM形成输出部分2，所述输出整流部分5与PWM形成输出部分2连接有控制板6；
220V交流市电与第1放大器相连，整流后第3电容滤波形成300V直流电压与B1相连接，300V通过第1电阻、第4电阻与第1集成电路相连接，第1集成电路形成的PWM信号通过第8电路与第1三极管相连接，变压器形成的输出电压通过第3二极管整流形成给电池充电的电压。
所述控制板6的电路包括MCU、第1放大器、第2放大器、第3放大器、第4放大器和第5放大器，第39电阻、第40电阻与MCU的25脚分别连接，MCU的13脚与第18电阻连接，第18电阻与第12电容、第17电阻分别连接，第17电阻与第11电容、以及第4放大器的5脚分别连接，第4放大器的6脚、7脚与第45电阻分别连接，第1放大器的5脚宇第45电阻、第22电阻、第21电阻分别连接，第1放大器的6脚、第9二极管和第47电阻分别连接，第47电阻和第8电容连接，第8电容、第1放大器的7脚与第7二极管分别连接，第9二极管与第23电阻、第24电阻分别连接，第24电阻与第25电阻、第26电阻依次连接，MCU的15脚与第43电阻连接，第43电阻与第44电阻、第13电容分别连接，第44电阻、第14电容与第5放大器的10脚分别连接，第5放大器的9脚、10脚与第46电阻分别连接，第46电阻与第2放大器的1脚、第19电阻、第20电阻分别连接，第20电阻与第22电阻相连接同时与5V电源相连接，第2放大器的2脚与第30电阻、第34电阻分别连接，第34电阻和第9电容连接，第9电容、第8二极管与第2放大器的3脚分别连接，第7二极管依次连接第8二极管、第15电阻，第15电阻与第16电阻连接，MCU的24脚与第33电阻、第10电容、第30电阻分别连接，第33电阻、第36电阻与第3放大器的14脚分别连接，第3放大器的12脚和第35电阻连接，MCU的23脚与第32电阻、第31电阻分别连接，第31电阻依次连接第28电阻、第27电阻，第27电阻分别连接第26电阻、第3二极管、第5电容，MCU的8脚与第38电阻相连接；
第39电阻为温度检测热敏电阻，与第40电阻形成温度信号输入到MCU，MCU通过处理，形成一个与温度成比例的PWM信号，即电压控制PWM信号，MCU输出电压控制PWM信号通过第17电阻、第18电阻、第11电容、第12电容向第4放大器输入直流电压，第4放大器就输出一个平稳的电压通过第45电阻与第1放大器正输入相连接，同时第1放大器正输入通过第21电阻、第22电阻与5V电源相连接，第1放大器负输入通过第24电阻、第25电阻、第26电阻、第23电阻、第9二极管与第3二极管相连接得到电池充电的电压，第1放大器的输出通过第7二极管与第2集成电路连接，去控制第2集成电路输出合适的PWM信号，控制第1三极管的开关，使充电器的输出电压得到控制；
MCU输出电流PWM信号通过第43电阻、第44电阻、第13电容、第14电容向第5放大器输入直流电压，第5放大器就输出一个平稳的电压通过第46电阻与第2放大器正输入相连接，同时第2放大器正输入通过第19电阻、第20电阻与5V电源相连接，第2放大器负输入通过第R30电阻、第R33电阻与第3放大器相连接，第3放大器通过第35电阻与第29电阻连接得到电池充电的电流，第2放大器的输出通过第8二极管与集成电路2连接，去控制集成电路1输出合适的PWM信号，控制开关管1的开关，使充电器的输出电流得到控制。