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军用大功率多功能充电器的设计
发布时间:2011-11-7 13:59:14

简介
    
    目前,我军在大量使用着各种型号、各种类别、各种性质的蓄电池。由于这些蓄电池参数(如电压、容量)和性质(如铅酸、镍镉、镍氢)的差别,使得每一种设备、仪器都配有一种充电器,而且这些充电器大都体积笨重、不易携带,在野战条件下有时很难及时为蓄电池补充能量。本文设计的大功率多功能充电器具有体积小、重量轻、充电电压低、容量范围广,适用于多性质电池充电等功能。
    
    充电器参数设计
    
    本文设计的充电器可对铅酸、镍氢、镍镉三种电池充放电。充电电流最大为16A,可充6V、12V、24V、30V、36V 五档位的电池,充电容量从10Ah到240Ah,供电电源为AC187V~252V、50Hz,充电器体积为250mm×164mm×90mm,重量为 3kg。
    
    1脚VLIMIT:设置单节电池最大电压,电池组(BATT+—BATT-)的最大电压Em不能超过VLIMIT×(电池数量n),且VLIMIT不能超过2.5V,当VLINIT接V+时,Em=1.65n(V),通常将VLIMIT与VREF连接。
    
    2脚BATT+:电池组正极。
    
    3脚PGM0:可编程引脚。
    
    4脚PGM1:可编程引脚。通过对PGM0和PGM1脚电压的设定可设置充电电池的的数量,从1到16。
    
    5脚THI:温度比较器的上限电压。当TEMP电压大上升到THI时,快速充电结束。
    
    6脚TLO:温度比较器的下限电压。充电初始,当TEMP电压低于TLO时快速充电被禁止,直到TEMP电压高于TLO。
    
    7脚TEMP:温度传感器输入。
    
    8脚FASTCHG:快速充电状态输出。
    
    9脚PGM2:可编程引脚。通过对PGM2和PGM3脚电压的设定可设置快速充电的最大允许时间(33min~264min)。
    
    10脚PGM3:可编程引脚。除设定最大允许时间外,还可设定快速充电和涓流充电的速率。
    
    11脚CC:恒流补偿输入。
    
    12脚BATT-:电池组负极
    
    13脚GND:系统地。
    
    14脚DRV:驱动外围“PNP”。
    
    15脚V+:分路调节器。V+对BATT-电压为+5V,为芯片提供分路电流(5mA~20mA)。
    
    16脚REF:参考电压输出2V。
    
    MAX713引脚编程控制
    
    1. 可充电电池数量控制
    
    通过对可编程引脚3脚PGM0、4脚PGM1进行简单的电压配置编程,实现对充电电池支数的控制,如图2所示。
    
    2. 电池充满电判断
    
    电池充满电时,应立即切断充电电路,防止过充,保护电池安全。判断电池充满电的方法很多,如最高电压控制、最小电流控制、最高温度控制等。
    
    MAX713采用电压负斜率的方法来判断电池充满电。当电池电压增长出现负斜率后,MAX713发出充满关机信号,充电器停止充电。电压负斜率控制是一种综合效果较好的电池充满电判断方法。即电池充电到达峰点前,电压曲线的斜率是正值,到达峰点后电压曲线的斜率为负值。
    
    3. 充电速率、充电时间控制
    
    通过对PGM2和PGM3引脚的编程电压设置可设定电池的充电速率和充电时间的控制。
    
    图5 AC/DC/变换电路
    
    军用大功率多功能充电器的设计
    
    充电器由AC/DC/变换、充电控制电路、蓄电池激活电路三部分组成。(见图5)
    
    AC/DC变换器
    
    它由桥式整流器、全桥逆变器、高频变压整流器及PWM发生器组成,把220V交流电变换成所需要的各种直流充电电压。
    
    充电控制电路
    
    充电控制电路,由可编程芯片(MAX713)、电压取样电路、电流取样电路等组成。
    
    电压取样电路、电流取样电路将采样到的充电电压、电流信号经PID补偿电路送误差放大电路放大后,控制PWM电路和过压、过流保护电路。
    
    可编程芯片(MAX713)是充电控制电路的核心器件,在本项目中根据对充电电池容量、电压性质的综合考虑,对MAX713设定的最大充电时间为264分钟,充电电流为C。MAX713的电路原理图如图6所示。
    
    
    图6 MAX713充电控制电路图
    
    蓄电池激活电路
    
    蓄电池放电激活电路,用于对记忆、钝化、老化电池进行容量恢复。激活回路采用一个简单的比较运放器对激活电压、电流进行控制。
    
    结论
    
    综上所述,本文设计的大功率多功能充电器充分利用了集成电路MAX713的控制功能,优化了各种电路组合方式。具有体积小、重量轻、充电电池范围广等优点。

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