实验研究
Exper imental Research
电动自行车万能充电器设计
李陵常州轻工职业技术学院江苏常州213100
【文章摘要】
设计一种为多种型号电池充电的充电器设备，利用UC3842芯片特性构成的开关电源，PWM控制器和保护电路组成的具有多功能，多型号稳定，安全，寿命长等特点的克电器本文着重介绍了关于此设计中关于 UC3842所组成的功能模块与电路视
性，电压判断等内容，【关键词】
电动自行车；万能充电器；设计
随着油价的不断上涨和人们环保意识的增强，电动自行车以其价格低、绿色环保.使用安全方便等优点基本上已经取代了传统自行车，成为非机动车的主导地位。使其在当下社会上十分流行.从而广泛的应用在生活的各个方面。所以家中拥有不回厂家出产的各类型电动车的情况比比皆是。因为不同人群对电动车性能要求不同，所以电动车蓄电池也分为48V， 36V等不同的类型。各类型不同的蓄电池需要通过正确的方法连接其所适应的充电器才可安全充电.否则会不能充电或者损害电池寿命，严重的基至会爆炸伤害到操作人的生命安全。这使人们对电动车的使用造成了一定的不便。所以研究设计一款安全的.方便的，智能的通用充电器是十分必要的。这样可以使今后电动车充电方面变的更方便快捷
一、充电器的初步设计及方案
1.设计目标
达到接通电池即可正确安全充电。目前市场充电器面临三个间题(1)电池的极性识别与转换2)电池的电压判断及电路调换(3电池接入判断。
间题1解决办法：通过二极管的单向导通性，加之电磁继电器及选择电路的配合组成一个可以自动识别，自动转换极性的装置
间题2解决办法：通过运算放大器的特性设置适用于介入特定电压的数据。加之电磁继电器及选择电路的配合来完成电压的判断及适用电路的调换
间题3解决办法：电磁继电器及选择电路的配合，
方案1该系统主要由电源变换电路采样电路、微处理器，脉宽调制器、键盘、显示器和温度传感器等部分组成.是一个闭环的智能充电系统。
优点：数据准确，性能优良
缺点：系统复杂，不易制作，电器元件 066电子制作
的费
方案2：该系统主要由电源变换电路、采样电路、脉宽调制器、输入判断器等部分组成的.是一个团环的智能充电系统，
用。
优点：工艺简单.制作容易，经济实缺点：数据不精确，功能调节能力不
灵巧。
根据实验要求采取方案2更符合现
实条件，所以本文采取方案2。二，充电器系统结构设计
该系统主要由电源变换电路、采样电路、脉宽调制器、输人判断器等部分组成的，是一个闭环的智能充电系统。输入判断器主要由：继电器.二极管.运算放大器.稳压管.电阻Rs和Rw组成.本部分设计时应先根据蓄电池的型号参数，来通过输人判断设计与之对应的充电电流、充电电压，当电路接上蓄电池后，充电过程开始。
1，电池接入
电容C1存在使J3有一定延时，保证极性判断及电压判断电路能正工作
220V电源信号与电池介入判断信号回时满足要求，J3继电器工作，电源接人充电器。
J3使用12V直流充电器，R6限流分压使继电器正常工作
各个部分的功能结合共同完成万能充电器所需要达到的要求。上图所示为输入判断器的外部控制电路
2.PWM控制器设计
通常，PWM型开关电源把输出电用的采样作为PWM控制器的反馈电压，该反馈电压经PWM控制器内部的误差放大器后，调整开关信号的占空比以实现输出电压的稳定。但不同的电压反馈电路，其输出电压的稳定精度是不同的，
输出电压直接分压作为误差放大器的输人
PWM控制器部分是以UC3842为核 UC3842芯片内含有5.0V基准电压
。
稳压器、高增益误差放大器和脉冲宽度比较器，它可以控制芯片内的驱动器。而驱动器则可提供25mA的输出电流.可直接驱动NOSFET调整管，从而调整充电器的输出电压和电流。由于该驱动器同时具有过流、过压保护，工作电源电压可以在 8~40V.而启动电流小于1mA，工作温度为0-70℃，因而是目前较理想的新型脉宽调制器
3.保护电路设计
当过流或短路时.内环取样电阻R10 两端的电压升高。当3脚电压超过1优时，
通过UC3842的内部调制可使其停止脉宽输出.开关管截止，输出电压和电流均为 0.从而保护电源。过压时，DW1和DW2 会击穿而短路，也会造成过流保护，DW2 可用以保护场效应管和UC3842。而当发生欠压时，即当UC3842的7脚电压降至 10V以下时，外环取样主要是调节充电电流和充电电压，兼作二次保护，而内环取样则是主要的，它是一次的保护，这种双环保护方式会更加安全可靠
(1)通过在UC3842的采样电压处接入一个射极跟随器，从而在控制电压上增加了一个与脉宽调制时钟同步的人为斜坡，它可以在后续的周期内将△1扰动减小到零。固此，即使系统工作在占空比大于50%或连续的电感电流条件下，系统也不会出现不稳定的情况。不过该补偿斜城的斜率必须等于或略大于m2／2.系统才能具有真正的稳定性
(2)取样电阻改用无感电阻。无感电阻是一种双线并绕的绕线电阻，其精度高且容易做到大功率。采用无感电阻后，其阻抗不会随着频率的增加而增加。这样，即使在高频情况下取样电阻所消耗的功率也不会超过它的标称功率，因此也就不会出现炸机现象
(3)反馈电路改用TL431加光揭来控制。我们都知道放大器用作信号传输时都需要传输时间，并不是输出与输入回时建立。如果把反馈信号接到UC3842的电压反馈端，则反馈信号需连续通过两个高增益误差放大器，传输时间增长。由于 TL431本身就是一个高增益的误差放大器，固此，在图3中直接采用脚1做反馈，从UC3842的脚8(基准电压脚拉了一个电阻到脚1.脚2通过R18接地。这样做的好处是，跳过了UC3842的内部放大器，从而把反馈信号的传输时间缩短了一半，使电源的动态响应变快。另外，直接控制 UC3842的脚1还可简化系统的额率补偿
以及输出功率小等间题。三、结论
本文设计的极性识别，电压判断与转换，电池介人判断，能很好地解决电动自行车用电池在充电过程中存在的充电介入错误间题。并能根据不回电池选择不回的充电方案。由于电路具有内外环控制，符合最优控制规律。最具有过流、过压和超温保护功能，回时由于UC3842采用程压供电因此，不但谐波污染程度低，原副
边电气隔离安全可靠。【参考文献】
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[2]姜平，维修电工技师鉴定培训材料，机械工业出版社，2009
[3]Proteus元件名称对照表，百度文格[4]UC3842的原理及应用详解，百度文检
[5]UC3842电动车充电器，百度文档