摘要：随着当今社会科技的飞速发展，手机已经成为人们的生活必需品，因此，对于小尺寸、高性能的手机电池的需求越来越多。但是目前市面上所卖的手机充电器良莠不齐，质量问题存在着很多弊端。虽然大多数的都能满足充满自停的要求，但是由于内部线路的不同，会导致充电效果的不同，会造成对手机电池寿命的损害。本文对常规蓄电池充电方法的分析，从中发现不足，通过将SG3525和ADUC814单片机作为主要控制芯片，设计了充电硬件电路和软件控制系统，大大提高了电池的实用价值。
关键词：单片机；直流变换；SG3525；脉宽调制；充电电源
作为储能电源，蓄电池已经在各行各业中得到了广泛应用。但是目前市场上的蓄电池绝大多数是采用两级充电模式，有的甚至简单到只有恒流和恒压充电方式，充电方式过于单一，而这种充电方式会大大缩短电池的寿命，不能实现电池的有效使用，充电效率大大降低。在微电子技术迅猛发展的今天，智能仪器和工业控制等领域中单片机芯片得到了广泛应用，因为其具有抗干扰能力强、功能强、集成度高等优点。本文通过采用ADUC814单片机和SG3525作为主要控制芯片，缩短了充电电源的充电时间，提高了充电效率，增加了其抗干扰能力。
1.智能充电电源的主电路设计总框图
在充电电源的主电路设计中，经过通电输入之后，再通过整流滤波和DC/DC变换电路，最后生成平滑的直流电流向蓄电池充电。将输出的电流或电压的检测信号送到控制芯片SG3525中，之后与单片机设定的充电电压做比较，经过比较生成可控电压。用来控制PWM信号的输出，再由IR2113芯片控制电路中的开关通断时间，从而控制电压的输出。单片机不仅能够检测处理信号。同时还能显示输出的电流和电压。
2.电路硬件设计与器件的选择
2.1.设计主电路
在设计主电路的时，由于考虑到电网中电压存在的裕量及波动。整流桥选择MDQ50A/600V的单相整流桥，而输入整流滤波的电容选择并联两个470μF/450 V电解电容，从而降低了等效串联电阻和电感，实现了电源尖峰的抑制。与此同时，又在电解电容的旁边并联上两个0.47μF/400 V的无极性高压的陶瓷电容，用来吸收电源的高频分量。将型号是DSE130-06快恢复二极管作为副边整流的二极管，采用86μH为滤波电感器的输出和30 A/600V的电气参数，在选取滤波电容器时应当符合输出波纹的标准。选用四个1 000μF /63V的电解电容并联，从而控制调节由于输出整流管换流产生的振荡电压。选取IXTQ22N60场效应管作为逆变电路中的开关管。通过KG法设计高频变压器，因此选取型号为EE55的立式变压器。
2.2.设计检测电路
对于电路的检测主要包括对温度、电压以及电流的检测。主要是通过负反馈的方式检测电路的电压、电流，达到保护电路的恒压、恒流的目的。通过对电路温度的检测得到电池充电过程中的温度参数，预防电池的过度损坏，保障了充电的安全性。选取型号为FSM050LA的霍尔传感器用以检测电路的输出电流，将检测的电流通过电压的形式输入到SG3525控制芯片中，同时又将检测到的信号送到单片机A/D转换口中，以便及时的显示出来。同样也采用电流霍尔传感器对变换器的前直流进行检测。如果变换器的桥臂因为逆变失败发生短路时，瞬间变大的电压信号会立马送到SG3525过流保护脚中，以1.4V电压为标准，当电压大于这个值时，立即封锁了输出脉冲，进行了快速的过流保护。检测电压电路域检测电流电路设相似，在此不再详述。通过热敏电阻来实现电路温度的检测，利用单片机将热敏电阻的电压信号进行模数转换，得到电源的温度参数。
2.3.设置报警电路
在电源中设置报警电路对警报做出提醒。设计报警电路时用一个蜂鸣器和一个三极管的放大电路组成，当发生故障需要报警时，会通过单机片输出高电平，然后再由三极管进行导通，之后蜂鸣器开始发生鸣叫，同时与单片机相接的LED灯发光，完成了声光报警功能。
2.4.设计脉宽调制电路
设计脉宽调制电路时，采用专用的SG3525[5-6]集成芯片。在SG3525芯片中存在着两路反相PWM信号驱动着四个开关管通断，然后调整开关管的导通时间，用来调节其导通时间。通过SG3525芯片内部的误差放大器去控制PMW的相移。将单片机输出的电压信号接到误差放大器同相端，将主电压或电流检测的反馈信号接到误差放大器反相端。脉宽调制波形频率由SG3525芯片的定时电阻、定时电容和放大电阻决定，其关系满足下面公式：f = 1/Ct（ 0.7Rt + 3Rd）；f是SG3525的振荡频率。
3.设计软件控制充电
智能充电电源的软件设计，能够达到充电的最佳效果，其中，充电控制技术是整个设计的核心部分。因此，为了保护电池，同时又达到大电流的充电，本文采取了多段式充电方式，将充电过程分为了涓流阶段、恒流阶段、恒压阶段、浮充阶段这四个阶段。充电器在开始工作时，若检测到的电池电压低于了19V，那么充电器不工作。当在电池的电压介于19V-21V之间时，则电池曾经肯定过度放电，避免电池充电可能造成的热失控现象，就应用单片机的检测，实现电池的涓流充电，以此来激活蓄电池。当电池达到能接受大电流充电的标准后，电池会自动转到充电的恒流阶段。当电池达到了饱和状态时，电池又会终止恒流充电，进而开始恒压充电，这时，充电电流会逐渐减小，当减小到额定电流的0.1倍时，自动转到浮充充电，浮充充电主要是补充电池自行放电消耗的能量，电池充电过程结束。
4.智能充电电源的实验结果
对于以上的设计，本文进行了实验验证，得到了图1、图2所示的波形，两图分别为高频变压器的副边电压和充电电源的输出电压的波形图。从图中不难看出，图2显示的波形相较于图1来说更加平稳，且电压的波纹小，而图1是全桥变换两个桥臂进行互补对称导通，从而生成的逆变电压的波形图。通过波形图的反映，有效地了设计的成功。
结束语：
本文对蓄电池的充电电源进行了智能设计，将高频开关电源作为核心主电路，SG3525 和ADUC814单片机为集中芯片，利用四段式的充电方式，又通过对电路的检测保护，利用检测参数，将电池自动转换成充电模式，同时，在发生故障时，电池会发出警报声并伴随有LED灯的亮起。此智能充电电源与传统的蓄电池电源相比，其充电时电源电压的输出稳定且波动小，能够有效地加快充电时间，并且操作起来简便可行、安全可靠，因此，其使用前景非常可观。
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