《3V電池充電器的電路課程設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《3V電池充電器的電路課程設(shè)計（26頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、西京學院機電工程系畢業(yè)設(shè)計 序言 社會信息化進程的加快對電力、信息系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提出了更高的要求。在人們的生產(chǎn)、生活中，各種電氣、電子設(shè)備的應(yīng)用也越來越廣泛，與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，越來越多的工業(yè)生產(chǎn)、控制、信息等重要數(shù)據(jù)都要由電子信息系統(tǒng)來處理和存儲。而各種用電設(shè)備都離不開可靠的電源，如果在工作中間電源中斷，人們的生產(chǎn)和生活都將受到不可估量的經(jīng)濟損失。 對于由交流供電的用電設(shè)備，為了避免出現(xiàn)上述不利情況，必須設(shè)計一種電源系統(tǒng)，它能不間斷地為人們的生產(chǎn)和生活提供以安全和操作為目的可靠的備用電源。為此，以安全和操作為目的的備用電源設(shè)備上都使用充電電池。這樣，即使電力網(wǎng)停電，也

2、可利用由充電電池構(gòu)成的安全和操作備用電源，從容地采用其他應(yīng)急手段，避免重大損失的發(fā)生。而對于采用充電電池供電的用電設(shè)備，從生產(chǎn)、信息、供電安全角度來說，充電電池在系統(tǒng)中處于及其重要的地位。特別是鎳氫電池具有良好的充放電性能，可隨充隨放、快充深放，無記憶效應(yīng)，不含鎘、鉛、汞等有害物質(zhì)，對環(huán)境無污染，被稱為綠色電池。基于這些特性，所以鎳氫電池得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。鎳氫電池充電器是為鎳氫充電電池補充能源的靜止變流裝置，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個用電系統(tǒng)的安全性和可靠性指標。 本論文從充電器的結(jié)構(gòu)和要求，充電器的原理，充電器的電路設(shè)計，3v鎳鎘電池充電過程以及充電器保護等方面，多角度地闡述了

3、充電器技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用。 由于本人水平有限，論文中難免存在疏漏之處，敬請老師批評指正。 第一章 充電器的簡介 充電器通常指的是一種將交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電的設(shè)備。充電器在各個領(lǐng)域用途廣泛，特別是在生活領(lǐng)域被廣泛用于手機、相機等等常見電器。充電器是采用電力電子半導體器件，將電壓和頻率固定不變的交流電變換為直流電的一種靜止變流裝置。在以蓄電池為工作電源或備用電源的用電場合，充電器具有廣泛的應(yīng)用前景。 充電器有很多，如鉛酸蓄電池充電器、鎘鎳電池充電器、鎳氫電池電器、鋰離子電池充電器、便攜式電子設(shè)備鋰離子電池充電器、鋰離子電池保護電路多功能充電器、、車充電器等。 1.1充電器的構(gòu)成及分

4、類 1.1.1充電器的構(gòu)成 1、外殼 　　2、輸入線、輸出線 3、線路板、散熱片、各種電子元器件（電容、電阻、單片機、光藕、MOS管、二級管、三級管、開關(guān)管 圖1-1 1.1.1充電器的分類 1.充電器按能源使用方式分類 　　 普通充電器：用普通家庭用電等通過變壓器提供能源。 　 太陽能充電器：利用太陽能面板收集太陽能。 線充電器：利用電磁耦合等原理 。 手搖充電器：利用人力。 2.充電器按使用產(chǎn)品的種類分類 　 手機充電器、 筆記本充電器、 電動車充電器 、大型充電機等、 相機充電器、 電動玩具充電器。 3.充電器按使用方式分類 高級商務(wù)充：

5、商務(wù)旅行充電器，充電速度快而且十分安全，價格較一般充電器稍高。 座式充電器：外型獨特、新穎美觀、攜帶方便，適充容量200-3000mAH的鋰離子(LI-ION)鎳氫(NI-Mh)手機電池充電，內(nèi)置智能識別電路，能自動轉(zhuǎn)換充電器輸出極性以適用電池正負極，充電效果極佳，是家居/旅行時手機的理想伴侶。 　 USB充電器：帶USB輸出接口，保給MP3/4、數(shù)碼相機等充電。 　 線式充電器：一般手機的直充。 車載充電器：以車上通用電源為供電裝置的充電器。 1.3充電器的結(jié)構(gòu)框圖 早期的充電器是沒有處理器的,它主要由充電器集成電路及電源部分組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復雜，引腳也較多。一般的功

6、能較完善的充電器結(jié)構(gòu)框圖如圖1-2 AA線右邊所示。 圖1-2 充 電 器 結(jié) 構(gòu) 框 圖 第二章 充電器電路設(shè)計 2.1電池充電控制芯片的選擇 2.1.1 MAX846A芯片的簡單介紹 1.MAX846A的引腳功能 Maxim公司生產(chǎn)的MAX846A是一種低成本、多功能的電池充電控制器，采用16引腳的QSOP封裝形式，可對鋰電池、鎳氫電池、鎳鎘電池進行充電。MAX846A的引腳排列如圖4-1所示，主要引腳功能如下： ① DCIN：外部直流電源輸出端，3.7～20V。 ② VL：3.3V、20mA 、1％線形調(diào)節(jié)器輸出端。 圖2-1 MAX846A

7、的引腳排列圖 ③ CC1：電流調(diào)節(jié)環(huán)補償端。 ④ CCV：電壓調(diào)節(jié)環(huán)補償端。 ⑤ VSET：懸浮電壓參考調(diào)整輸入端。 ⑥ ISET：電流設(shè)置輸入及監(jiān)控端。 ⑦ OFFV：電壓調(diào)節(jié)環(huán)禁止端。 ⑧ CELL2：編程充電電源數(shù)目端。 ⑨ BATT：電池輸入端。 ⑩ CS＋：電流源放大器高壓輸入端。 CS－：電流源放大器低壓輸入端。 DRV：外接三極管基準門控輸入端。 2.MAX846A的內(nèi)部結(jié)構(gòu) MAX846A多功能電池充電控制器由3.3V高精度、低壓差線性穩(wěn)壓電源以及高精度電壓基準源、電壓電流調(diào)節(jié)器三部分構(gòu)成。線性穩(wěn)壓電源輸出電壓VL為基準電壓的兩倍，可為外部負載提

8、供20mA的電流。低壓差穩(wěn)壓電源有短路保護功能，PWROK(Power-OK)為微控制器提供復位信號并可控制鎳氫電池的充電電流。 高精度電壓基準源為鎳氫電池提供精確的浮充電壓，它與一個精度為2%的20k電阻相連接，使浮充電壓可以通過一外部電阻進行設(shè)置。外部電阻應(yīng)具有1%的精度，因為外部電阻直接影響浮充電壓的精度，而浮充電壓的精度直接對鎳氫電池的壽命及容量產(chǎn)生影響。 電壓電流調(diào)節(jié)器由高精度衰減器、電壓環(huán)路、電流環(huán)路和電流檢測放大器組成。通過對衰減器的設(shè)置使輸出電壓穩(wěn)定在一節(jié)鎳氫電池電壓或兩節(jié)鎳氫電池電壓的水平。電流檢測放大器用于檢測鎳氫電池的高端電流，它實際上是一個跨導放大器，可將外部限流電

9、阻RCS兩端的電壓轉(zhuǎn)換成電流，并將此電流作用于外部負載電阻RISET的低端電壓增大或減小ISET端的電流調(diào)節(jié)充電電流。電壓和電流環(huán)路分別由連接在CCV和CCI端的外部電容進行補償校正，兩個環(huán)路的輸出通過邏輯“或”后，驅(qū)動一只漏極開路的溝道MOS場效應(yīng)管構(gòu)成的有源負載。采用MAX846A芯片設(shè)計的充電器的外部電路，由P溝道MOS場效應(yīng)管或PNP晶體管調(diào)整器件與零件構(gòu)成。 2.1.2 MAX712芯片的結(jié)構(gòu)特點與編程方法 MAX712系列是Maxim公司生產(chǎn)的快速充電管理芯片，MAX712在檢測到du/dt變?yōu)榱銜r終止快速充電模式，而MAX713是在檢測到du/dt變?yōu)樨撝禃r終止快速充電模式。

10、MAX712和MAX713都通過適當?shù)脑O(shè)置給1～16節(jié)鎳氫電池充電，具有線性或開關(guān)模式功率控制功能。對于線性模式，在鎳氫電池充電時能同時給鎳氫電池的負載供電。MAX712能根據(jù)電壓剃度、溫度或時間截止快速充電，自動從快速充電方式轉(zhuǎn)到涓流充電方式。不充電時，鎳氫電池上的最大漏電流僅為5mA。 1.器件封裝及型號選擇 圖2-2 MAX712/MAX713的引腳排列方式 表2-1 MAX712/MAX713的引腳符號和功能 引腳符號 引腳功能 VLIMIT 設(shè)置鎳氫電池的最大電壓VLIMIF，鎳氫電池組的最大電壓Em不能超過VLIMIFn(鎳氫電池數(shù)量)，單位為V，且VLIMI

11、F接V+時，Em=1.65nV。通常將VLIMIF端與REF端接在一起 BATT+ 鎳氫電池組正極 PGM0 可編程引腳 PGM1 可編程引腳。通過對PGM0和PGM1端電壓的設(shè)定可設(shè)置充電鎳氫電池的數(shù)量(1～16) THI 溫度比較器的上限電壓控制端。當TEMP端的電壓上升到該端電壓時，快速充電過程結(jié)束 TLO 溫度比較的下限電壓控制端。充電初始，當TEMP端的電壓低于TLO端的過程電壓時，快速充電被禁止，直到TEMP端的電壓高于TLO端的電壓為止 TEMP 溫度傳感器輸入 漏極開路的快速充電邏輯電平輸出端(負邏輯)，外接上拉電阻。在快速充電時此端為低電平，在快

12、速充電結(jié)束或轉(zhuǎn)入涓流充電狀態(tài)時此端變成高電平 PGM2 可編程引腳。通過對PGM2和PGM3端電壓的設(shè)定可設(shè)置快速充電的最大允許時間(33～264min) PGM3 可編程引腳。除設(shè)定快速充電的最大允許時間外，還可設(shè)定快速充電和涓流充電的速率 CC 電流環(huán)路的補償端 BATT- 鎳氫電池組負極 GND 系統(tǒng)地 DRV 驅(qū)動外部PNP管的引出端 V﹢ 內(nèi)部+5V并聯(lián)穩(wěn)壓的引出端，該端電壓對于BATT-端為+5V，為芯片提供分路電流(5～20mA)，電源電流最小值為5mA REF 內(nèi)部2.0V基準電壓源的輸出端,可提供1mA的輸出電流 2.MAX712的結(jié)構(gòu)

13、 圖2-3 MAX712的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 由圖2-3可知，MAX712的內(nèi)部電路主要包括：定時器、電壓斜率檢測器(內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換器)、+5V并聯(lián)穩(wěn)壓器、上電復位電路(R1、C0和反相器F)、控制邏輯、電流和電壓調(diào)節(jié)器(內(nèi)含電流比較器和電壓比較器)、鎳氫電池比較器、溫度比較器(過溫度比較器、欠溫度比較器)、2.0V基準電壓源以及N勾道MOS場效應(yīng)管等。 3.MAX712的主要特點 1)采用零電壓斜率檢測技術(shù)。對1～16節(jié)串聯(lián)的鎳氫電池，能以C/3～C的速率進行電流快速充電，也能以C/16的速率進行涓流充電(鎳氫電池的額定電壓的額定容量Ah表示，如果某鎳氫電池的額定容量為1Ah，以1

14、A電流充電時的充電時間為1h，則稱1C速率)。 2)可編程。可以編程設(shè)定待定充電鎳氫電池的數(shù)量(1～16節(jié))、充電時間(22～264min)以及涓流充電電流的大小。只需要改變相應(yīng)引腳的接法，即可實現(xiàn)編程。 3)利用外部電阻可設(shè)定快速充電電流IFAST。 4)內(nèi)部電壓斜率檢測器、溫度比較器和定時器。根據(jù)電壓斜率、鎳氫電池溫度或充電時間檢測結(jié)果，可判斷鎳氫電池是否已充好電。一旦充好，就立即從快速充電狀態(tài)自動切換到涓流充電狀態(tài)，確保鎳氫電池不受損害。 5)靜態(tài)功耗低，充電效率高，不充電時最大靜態(tài)電流僅為5uA。 4.MAX712的編程方法 鎳氫電池數(shù)的編程方法為：將PGM0、PGM1分別

15、接V+、REF、BATT-端或開路時，即可對充電鎳氫電池數(shù)(1～16節(jié))進行編程。 快速充電時間及涓流充電電流的編程方法為：將PGM3、PGM4分別接V+、REF、BATT-端或開路的時候，可以在22～264min之間內(nèi)設(shè)定一個充電時間TFAST，見表2-2。 PGM3端還設(shè)定了從快速充電切換到涓流充電時涓流充電電流ITR的大小， (1)鎳氫電池數(shù)量的設(shè)定 在應(yīng)用中MAX712提供可編程引腳PGM0和PGM1，通過對PGM0和PGM1引腳采取不同的電壓連接方式即可設(shè)置待充電鎳氫電池的數(shù)量。1～16節(jié)鎳氫電池充電的設(shè)置參數(shù)如表2-2。 表2-2 待充電鎳氫電池數(shù)量的設(shè)置 電池數(shù) 1

16、 2 3 4 5 6 7 8 PGM0 V+ V+ V+ V+ 開路 開路 開路 開路 PGM1 V+ 開路 VREF BATT– V+ 開路 VREF BATT– 電池數(shù) 9 10 11 12 13 14 15 16 PGM0 VREF VREF VREF VREF BATT– BATT– BATT– BATT– PGM1 V+ 開路 VREF BATT– V+ 開路 VREF BATT– 實際充電鎳氫電池的數(shù)量也必須與由PGM0和PGM1引腳編程確定的數(shù)量一致，否則利用電壓剃度檢測充電

17、功能將可能失去意義。 (2)充電速率及充電時間的設(shè)定 通過對PGM2和PGM3引腳的編程電壓設(shè)置，可以設(shè)定鎳氫電池的充電速率和充電時間。采取不同的電壓連接方式時最大充電時間的設(shè)定見下表2-3。 表2-3 最大充電時間的設(shè)定 最大充電時間(min) A/D采樣時間Ta(s) 電壓剃度檢測充電 PGM3連接方式 PGM2連接方式 22 21 不能 V+ 開路 22 21 能 V+ REF 33 21 不能 V+ V+ 33 21 能 V+ BATT– 45 42 不能 開路 開路 45 42 能 開路 REF 66

18、42 不能 開路 V+ 66 42 能 開路 BATT– 90 84 不能 REF 開路 90 84 能 REF REF 132 84 不能 REF V+ 132 84 能 REF BATT– 180 168 不能 BATT– 開路 180 168 能 BATT– REF 264 168 不能 BATT– V+ 264 168 能 BATT– BATT– 從上表中可以看出，對于MAX712芯片來說，最大允許快速充電時間為264min，因此其最小充電速率將不能低于C/4。快速充電電流IFAST可按以

19、下公式計算： (2-1) 式中：IFAST——快速充電電流 對于MAX712芯片來說，涓流充電速率一般為C/16，IRT與IFAST的關(guān)系見下表2-4。 表2-4 涓流充電電流IRT與快速充電電流IFAST的關(guān)系 PGM3連接方式 快速充電速率 涓流充電電流(IRT) V+ 4C IFAST/64 開路 2C IFAST/32 REF C IFAST/16 BATT– C/2 IFAST/8 此外，鑒于鎳氫電池的固有特性，充電速率通常在80%左右，即當以C/2速率充

20、電時，理論上充電時間為2h，而實際充電時間通常為2.5h左右。 2.1.3 芯片的選擇與比較 從上述兩種芯片的介紹可以看出，MAX712可通過簡單的引腳電壓配置進行編程，實現(xiàn)對充電鎳氫電池數(shù)量和最大充電時間的控制。MAX712內(nèi)部集成的電壓剃度檢測器、溫度比較器、定時器等控制電路，根據(jù)電壓剃度、鎳氫電池溫度或充電時間的檢測結(jié)果，自動控制充電狀態(tài)，從涓流充電轉(zhuǎn)到快速充電(低溫時)，以確保鎳氫電池不受損害。充電狀態(tài)識別可由輸出的LED指示燈或接口實現(xiàn)，具有自動從快速充電方式轉(zhuǎn)化為涓流充電方式，低功能睡眠等特性?？焖俪潆娝俾蕪腃/4到4C可設(shè)定，涓流充電速率為C/16。 通過這兩種芯片比較可知

21、，MAX846A最典型的應(yīng)用就是作為一個獨立的限壓電流源為電池充電，而它大都運用在鋰電池中，且多數(shù)在浮充充電中用，要實現(xiàn)快速充電相對來說較麻煩。而利用MAX712芯片所設(shè)計電路要求采用最簡單的控制方式，使得該鎳氫電池充電器能進行定時控制、電壓控制和溫度控制；具有過壓、過流、充電電池保護功能和充電時間短的特點。MAX712系列專用集成電路具有多種可編程功能，可實現(xiàn)充電過程自動化，充電時間短，效率高，使用靈活方便。 本論文中設(shè)計的鎳氫電池快速充電器中所用的芯片選用的是MAX712快速充電管理芯片。利用MAX712芯片設(shè)計的充電器外圍電路極其簡單，非常適合便攜式電子產(chǎn)品緊湊設(shè)計的需要。 2.2鎳

22、氫充電器的原理與原理圖 圖2-4 由MAX712構(gòu)成的鎳氫電池快速充電電路的原理圖 (注：圖中引腳指引腳) 2.2.1.充電器的原理 充電器依據(jù)的原理就是MAX712充電管理芯片的特性，PGM0和PGM1根據(jù)電池的不同數(shù)目有不同的接法，如果電池數(shù)目和PGM0、PGM1的編程數(shù)目不符，將使決定快速充電的電壓坡度電路失效。根據(jù)BATT+、BATT-間的電壓和PGM0、PGM1編程的電池數(shù)目，可以算出每節(jié)電池的電壓。如果每節(jié)電池的電壓低于0.4V，只能涓流充電，直到每節(jié)電池的端電壓大于0.4V，才開始快速充電。溫度比較器根據(jù)設(shè)定的溫度上限(THI)、下限(TLO)及當前溫度(TEMP

23、)，發(fā)出冷或熱的信號給控制邏輯，控制邏輯決定快速充電還是涓流充電。PGM2和PGM3根據(jù)電池的充電時間不同有不同的接法，從而決定了ΔV，并送給控制邏輯ΔV和充電時間。從V+端連接的POWER-ON-RESET電路可以檢測到外電源供電的開始，并將該信號送到控制邏輯。控制邏輯根據(jù)接收的所有信息，決定是否快速充電，如果快速充電，它還會送出相應(yīng)信號到第8腳。 外圍電路：由于芯片本身就已經(jīng)具有根據(jù)電壓坡度、溫度或時間三種方式檢測并截止快速充電，并自動從快速充電轉(zhuǎn)到涓流充電的功能，所以外圍電路只需要給芯片提供溫度檢測回路、直流電源供電回路、快速充電的指示回路和快速充電電流的控制回路，以及一些其它的簡單

24、電路。由MAX712構(gòu)成的鎳氫電池快速充電電路的原理圖如圖4-4所示。 2.2.2充電器電路分析 根據(jù)上述鎳氫電池快速充電電路的原理圖2-4所示，要利用該電路對3節(jié)AA型1Ah鎳氫電池充電，選擇快速充電時間TFAST=90min。電源輸入有3V、4.5V、6V、9V、12V、15V和18V等規(guī)格，輸入電流分別為150mA、 200mA、300mA、450mA、500mA、750mA、800mA、和1000mA等規(guī)格。 在本電路中，圖2-4左邊加虛線的電路部分是整流電路，使之輸出鎳氫充電器所需的直流電壓。在該電路中，要求電源電壓UDC=9V，輸入電流為800mA。則輸入的交流電壓為：

25、 本電路中的C1為輸入端濾波電容，R1是限流電阻。設(shè)UDC的最小值為UDCmin，內(nèi)部并聯(lián)穩(wěn)壓器的電壓為5V，用R1將V＋端的最小電源電流限定為5mA，則R1的計算公式為： AA型鎳氫電池的容量是1100mAh，由公式4-1得:, ,取IFAST=1000mA。當IFAST=1A時,UDCmin=6V，則R1=200，UDC經(jīng)R1對C2充電。當C2兩端的電壓UC2=V＋=＋5V時，開始快速充電。要求C2≥5uF，現(xiàn)取10uF。C3是補償電容，規(guī)定C3≥5000pF，現(xiàn)取0.01uF。VT為2N6109型PNP功率管，其主要參數(shù)為UCBO=80V， ICM=7A，PCM=40W，R2是基

26、極偏置電阻。VD是阻塞二極管，可防止DRV端的導通電流影響VT的正常偏置，它選用1A/50V的1N4001型塑封硅整流二極管。Rs是檢測電阻，用來設(shè)定快速充電電流IFAST的值。因為BATT–端與CND端之間的電壓差為0.25V/IFAST。當IFAST=1A時，Rs=0.25。負溫度熱敏電阻RT1、RT2采用13A1002型熱敏電阻。該電路在快速充電、涓流充電時的充電電流分別為1A和1/16A(62.5mA)，充電速率分別為C和C/16。圖中LED1、LED2為充電狀態(tài)指示燈，LED1指示充電器已接入電源，即當此燈亮時表示充電器已通電，可以開始工作。而當LED2燈亮時表示此充電器正在進行快速

27、充電，熄滅時表示快速充電結(jié)束，處于涓流充電中。 第三章 充電器的充電曲線及控制分析 3.1.鎳氫充電器的充電曲線分析 圖3-1 充電電壓與充電電流變化曲線 圖3-1是實測的由MAX712構(gòu)成的鎳氫電池快速充電器的充電曲線，充電過程分5個階段進行(如圖所示)。通電前，MAX712只從電池上吸取極少的電能，這對應(yīng)于階段1，充電電流為uA級。在MAX712接通VDC而它的上電復位信號到來之前，電池處于涓流充電狀態(tài)(階段2)，充電電流為mA級。當復位信號到來時，只要EM/N＞0.4V(0.4V為欠壓鎖定電壓),就轉(zhuǎn)入了快速恒流充電,此時充電電壓迅速升高,而充電電流

28、很快就保持恒定(階段3),充電電流為A級。 3.2.鎳氫充電器的充電控制分析 (1)采用電壓斜率控制充電 圖3-2 利用電壓斜率控制充電 圖3-2反映了利用電壓斜率控制快速充電的全過程。在時間1內(nèi)，MAX712從鎳氫電池中吸取很小的電流(5mA左右)，當接通充電電源后，開始對鎳氫電池以C/16的速率進行涓流充電(因為鎳氫電池電壓低于0.4V)，鎳氫電池電壓開始上升(時間2)。當單節(jié)鎳氫電池電壓上升到0.4V以后，快速充電正式開始(時間3)，鎳氫電池的電壓和溫度持續(xù)上升，充電電流保持在設(shè)定值不變。當鎳氫電池充入電量達到額定值后，鎳氫電池組的電壓開始下降，即du/dt為零時系統(tǒng)由快

29、速充電轉(zhuǎn)到涓流充電(時間4)。此時鎳氫電池的電壓繼續(xù)下降，下降到一定值后保持不變，鎳氫電池的溫度也隨之降低。當充電電源從電路中移開后，負載和MAX712從鎳氫電池中吸收電流(時間5)。為保證電路能準確、可靠地工作，在選擇直流充電電源時，電源電壓必須大于6V，且在線性模式下要求直流充電電源必須比鎳氫電池組的最大電壓高出至少1.5V(開關(guān)模式下2V)。 (2)采用鎳氫電池溫度控制充電 圖3-3 利用電池溫度控制充電 圖3-3顯示了典型的利用鎳氫電池溫度變化控制充電的過程。在鎳氫電池溫度比較低(如剛從寒冷的室外拿入室內(nèi))時，在時間1內(nèi)MAX712從鎳氫電池中很小的電流(5mA左右)。當接

30、通充電電源后，開始對鎳氫電池以C/16的速率進行涓流充電，鎳氫電池的溫度對應(yīng)的電壓由TEMP點升高到TLO點時，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)入快速充電，此時充電電流保持恒定，鎳氫電池的溫度繼續(xù)升高(時間3)。當鎳氫電池的溫度對應(yīng)的電壓由TEMP點升到THI點時，停止快速充電，又轉(zhuǎn)為涓流充電，鎳氫電池的溫度也隨之降低(時間4)。 利用溫度控制的原理是：通過MAX712內(nèi)部溫度比較器對TEMP端的輸入電壓和TLO、THI端設(shè)定的電壓進行比較，即可控制其充電過程。當TEMP電壓低于TLO電壓或高于THI電壓時只能進行涓流充電，反之可進行快速充電。在應(yīng)用中常用熱敏電阻作為溫度傳感器，并通過分壓電阻實現(xiàn)，如圖2-8所示

31、。分壓電阻值可根據(jù)要求進行計算。 圖3-4 溫度控制典型電路 在本電路中監(jiān)測的是鎳氫電池的相對溫升，當T1、T2、T3采用相同的熱敏電阻時，此溫升范圍將不受環(huán)境溫度的影響。如果只監(jiān)測鎳氫電池的絕對溫度，可去掉T2和T3，如允許鎳氫電池在低溫時可快速充電，則需將R5、T3和0.022uF電容去掉，并且將TLO端和BATT－端相連。 第四章 判斷快速充電結(jié)束的方法 4.1 根據(jù)電壓斜率判斷 MAX712內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器(量程1.65V，分辨率2.5mV)在經(jīng)過兩次連續(xù)采樣后得到V1、V2的值，可比較出電池電壓的變化斜率，只要V1=V2，說明斜率為零，就從快速充電切換到涓流充電

32、(如圖3-1所示的階段4)。 4.2 根據(jù)溫度判斷 如圖4-1所示：使用兩只負溫度系數(shù)的熱敏電阻，其中RT1與被充電電池表面相接觸，以檢測電池是否超過溫度上限TN，RT2用于感知環(huán)境溫度。當T﹥TH時溫度比較器翻轉(zhuǎn)，快速充電結(jié)束。關(guān)斷電源后進入階段5(如圖2-5所示)，充電電流又降到零。 圖4-1 溫度檢測與比較電路 使用MAX712實際設(shè)計的鎳氫電池快速充電器充電時間短、充電效率高，克服了普通鎳氫電池充電器功能單一、充電電流無法調(diào)整、充電時間長且效率低的缺點，取得了良好的使用效果。 第五章 充電器的使用及前景 用充電器給電池充電時，一定要按電池的充電說明書選用合適規(guī)格

33、的充電器，并正確連接。否則會出現(xiàn)用電器損壞或安全事故，建議選用智能型充電器，因為其保護完善。一般不會出現(xiàn)事故。 現(xiàn)在市場上的大部分充電器，只是針對鋰電池或鎳氫電池充電的。但是隨著市場的發(fā)展，正在向兩個方向發(fā)展：一是在外觀方面要求美觀大方、統(tǒng)一，能給人以整體美；二是在電器性能上要求外圍元器件盡可能得少，使應(yīng)用簡單，便于生產(chǎn)。因此我們希望不久的將來可以在市場上看到我們的最新產(chǎn)品。  總結(jié) 本論文描述了3V鎳氫電池電路的設(shè)計過程以及基本原理,設(shè)計了對三個3V鎳氫電池充電的充電器，它能夠在90分鐘內(nèi)完成鎳氫電池的充電過程。根據(jù)對鎳氫電池的充放電特性和充電控制方法的分析得出：鎳氫電

34、池充電時最明顯的特征是充滿電時電池溫度較高，因此在快充電過程中應(yīng)特別注意電池的溫度，尤其是過充電時，鎳氫電池溫度過高，就可能使電池冒氣。在鎳氫電池進入過充電狀態(tài)前，必須適時停止快速充電。為此，設(shè)計了此種鎳氫電池快速充電器, 利用快速充電的方法，并在此基礎(chǔ)之上進行電壓、溫度的檢測和控制來保證該充電器能對鎳氫電池進行安全可靠而又快速的充電。本電路具有溫度保護功能,當電池溫度過高時, 即刻停止快速充電,這樣就能避免過充電對鎳氫電池造成的損害. 根據(jù)鎳氫電池的充電特性可知，若長期不分晝夜地把電池掛在浮充電路中，會造成電池內(nèi)部有大量的氫氣產(chǎn)生，內(nèi)壓升高、電池發(fā)熱的現(xiàn)象，必須采取與鉛酸電池不同的浮充方法

35、，不斷循環(huán)。但反復循環(huán)使用會出現(xiàn)內(nèi)阻增加，充放電率也要隨之作相應(yīng)的調(diào)整，即對于鎳氫電池的浮充電系統(tǒng)應(yīng)具備動態(tài)的在線修復電池的功能，才能確保運行的安全，應(yīng)加有安全排氣閥并且周圍要有防火措施。這些方面有待今后去研究。 參考文獻 [1]周志敏，周紀海，紀愛華.充電器電路設(shè)計與應(yīng)用(第1版).北京：人民郵電出版社,2005.10 [2]王德志.蓄電池原理及應(yīng)用(第1版).北京:中國鐵道出版社,1991.5 [3]周志敏，周紀海.UPS實用技術(shù)——應(yīng)用與維護(第2版).北京:中國電力出版社,2003.6 [4]陳有卿,劉海平.新穎集成電路實用手冊.北京:人民郵電出版社

36、,1997.5 [5]劉全盛.數(shù)字電子技術(shù)(第1版).北京:機械工業(yè)出版社,2002.10 [6]楊幫文.實用電池充電器與保護電路集錦.北京:電子工業(yè)出版社,2001.9 [7]王海麟,錢建立,周曉軍.快速充電器設(shè)計與制作.北京:科學出版社,1998.7 [8]余愛民.快速鎳鎘/鎳氫蓄電池充電電源研發(fā).華中科技大學,2003.4.10 [9]丁杰.一種新型充電控制電路的研究.電子科技大學,2006.4 [10]周文剛.快速充電器開發(fā).電子產(chǎn)品世界,2000.4 [11]張旗.電池充電系統(tǒng)的分析與設(shè)計.中國民航院學報(綜合版),2001.1 [12]周志敏，周紀海.開關(guān)電源

37、實用技術(shù)——設(shè)計與應(yīng)用. 北京：人民郵電出版社,2003.6  致謝 我是在機械系許多老師的幫助下才完成這篇畢業(yè)論文的。 首先我要衷心地感謝我的導師陳紅波，因為在這篇論文的完成過程中他始終給予了我無私的熱情和幫助。開始他悉心指導我的選題工作，在做開題報告的過程中，就反復而又耐心的給我指出問題的所在，并幫助我糾正許多不妥之處。在做設(shè)計電路這一過程中，也給我提出了許多意見和建議，并交給了我許多理解問題的技巧和方法。正是在老師的反復指導和耐心幫助之下，我才能順利的完成畢業(yè)論文。 在寫這篇畢業(yè)設(shè)計論文的過程中，我也遇到了許多的困難，之所以能堅持至今，這都離不開我的導師和同學的幫助。由

38、于我所學的專業(yè)是機電一體化技術(shù)，對于電子電工方面的知識也只是在高中的時候?qū)W過一些皮毛而已。甚至關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計中用到的軟件以前也不是很了解，也未搞過硬件加工控制算法軟件編程的儀器設(shè)計，所以在做這一課題時難免有許多不懂的地方，陳老師卻總是鼓勵我大膽嘗試，并提供了許多資料以供我參考，還讓我遇到問題及時去找他予以解決。正是在陳老師的不厭其煩地鼓勵和幫助之下，才使我今天能按時完成這篇畢業(yè)論文?？梢哉f我的論文凝結(jié)了老師的辛勤汗水，陳老師的淵博知識和對學生的負責的態(tài)度深深地影響了我，也將永遠是我學習的楷模。 在寫本次畢業(yè)論文期間，我還得到了舍友和同學的幫助，在此也對他們表示衷心的感謝，感謝他們能在自己繁忙的學習和工作中還給予了我這么多的幫助，并使我深切地感受到你們給我的溫暖，這也將留給了我許多美好的回憶。而且在寫本論文的過程中，為了使該論文的資料更廣泛、全面，本人從有關(guān)書籍和網(wǎng)站上優(yōu)選了一部分電池充電器電路設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容，在此，特向所引用資料的作者相關(guān)的網(wǎng)站表示衷心的感謝！ 最后，感謝我的母校；感謝在這三年來教給我知識的所有老師；也感謝所有在本次畢業(yè)設(shè)計中給過我?guī)椭睦蠋?、同學和舍友，是你們的鼓勵、支持和幫助，才使得我能堅持將畢業(yè)論文寫完。 第 26 頁 共 26 頁