0 引言

　　礦用雜散電流測試儀的研究與設(shè)計(jì)、價格低廉、供電可靠、使用壽命長，廣泛作為汽車、飛機(jī)、輪船等機(jī)動車輛或發(fā)電機(jī)組的啟動電源，也在各類需要不間斷供電的電子設(shè)備和便攜式儀器儀表中用作一些電器及控制回路的工作電源。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大容量蓄電池的應(yīng)用迅速增加，人們希望能快捷、**地對蓄電池進(jìn)行充電，而現(xiàn)有市場銷售的充電器充電電流多為20A。為了滿足人們對大功率充電器的需求，設(shè)計(jì)了一款基于LPC933 充電電流50A、充電功率740W、功能完善、可擴(kuò)充的智能充電器。

　　1 充電器原理與設(shè)計(jì)

　　1.1 總體硬件設(shè)計(jì)

　　由于充電對象是鉛酸蓄電池，設(shè)計(jì)中采用電流、電壓負(fù)反饋的方法來達(dá)到恒流、恒壓充電的目的，并對充電過程各種工作參量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測及智能多段式充電策略的**控制，應(yīng)用了LPC933單片機(jī)及相應(yīng)的控制電路。充電器硬件原理圖如圖1 所示。

　　充電器電路主要包括主電路、信號控制兩部分。主電路部分由橋式整流、PWM波形產(chǎn)生和直流濾波等組成。單相電源為220 V交流電時，開關(guān)K1閉和，單相電源為110 V時，開關(guān)K1斷開，經(jīng)全橋整流為300 V左右的直流電，由大電容進(jìn)行低頻濾波穩(wěn)壓，圓只MOS 器件S1、S2 組成半橋逆變器。PWM波形產(chǎn)生部分由SG3525根據(jù)反饋電壓產(chǎn)生，通過給MOS 管S1、S2 加高頻方波控制信號，使S1和S2 周期性地導(dǎo)通，可得到脈寬可調(diào)的高頻交流電，經(jīng)高頻變壓器耦合到副邊，再經(jīng)整流管D2和D3整流，L1 和C4濾波，在輸出側(cè)得到低紋波直流電壓。顯示模塊是用來顯示電池的當(dāng)前電壓與充電電流，顯示狀態(tài)由面板上實(shí)現(xiàn)按鈕啟動。

　　1.2 電路功能設(shè)計(jì)與分析

　　1.2.1 PWM 寬度設(shè)置

　　脈寬調(diào)制控制電路采用開關(guān)電源專用集成芯片SG3525，SG3525有兩路驅(qū)動輸出，OUT-A 與OUT-B 反向輸出，可設(shè)置死區(qū)時間?？刂七^程主要是移動調(diào)節(jié)導(dǎo)通的占空比來調(diào)節(jié)輸出功率。移相PWM的相移控制是通過誤差放大器來實(shí)現(xiàn)的，誤差放大器的同相端E/A+（腳2）接由單片機(jī)控制輸出的電壓信號。反相端E/A-（腳1）接主電路輸出電流或電壓的反饋信號，電流和電壓負(fù)反饋信號之間的切換由肖特基二極管D1 的導(dǎo)通截止實(shí)現(xiàn)。反饋信號和標(biāo)準(zhǔn)電位比較，差值經(jīng)放大輸出，送至移相脈寬控制器，控制OUT-A與OUT-B 之間的相位，*終調(diào)整波形占空比，使電壓和充電電流穩(wěn)定在預(yù)定值上。

　　1.2.2 電流采樣

　　電流采樣是大電流充電器的關(guān)鍵技術(shù)之一。礦用雜散電流測試儀的研究與設(shè)計(jì)，通常采用電阻采樣，但在50A 以上的大電流電路中是難于適用的。為此，設(shè)計(jì)了在高頻變壓器的初級線圈處增加環(huán)形電流互感器，匝數(shù)比為1：50，不僅達(dá)到**電流采樣的作用，還使采樣功耗控制在0.5W以內(nèi)。

　　1.2.3 限流保護(hù)措施

　　正常情況下，開關(guān)電源應(yīng)工作在額定輸出功率范圍之內(nèi)，避免電源工作在超出正常輸出狀態(tài)，但在實(shí)際工作中很難預(yù)測，故電路將高頻變壓器輸出的電流經(jīng)電流互感器耦合輸出，再經(jīng)二極管整流，電容濾波及電阻分壓后，與比較器的同相端電壓進(jìn)行比較，當(dāng)輸出電壓過高時，SG3525停止輸出方波驅(qū)動信號，從而保護(hù)電路。
 

　　1.2.4 散熱問題

　　研發(fā)初期發(fā)現(xiàn)，逆變器主要部件兩個大功率開關(guān)管S1 和S2 及直流輸出部分的全波整流管D2和D3，在充電電流大于30粵時出現(xiàn)過熱問題，無法滿足老化要求。經(jīng)過硬件反復(fù)調(diào)試發(fā)現(xiàn)，從以下幾個方面可以有效解決過熱的問題。

　?。?）增加交流共模濾波電感，調(diào)試發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)的高頻干擾信號是造成逆變器開關(guān)管溫升異常的重要原因；

　　（2）在直流輸出端，增加濾波電感后，發(fā)現(xiàn)有效地減輕了開關(guān)管和全波整流管的負(fù)荷；

　?。?）增加散熱面積。使開關(guān)管金屬面通過導(dǎo)熱膠片壓在金屬外殼上；

　　（4）風(fēng)冷。

　　經(jīng)過以上4 個方面的改進(jìn)，測試證明充電電流達(dá)到60粵時能持續(xù)工作4h 以上，完全滿足老化的設(shè)計(jì)要求。