李森 德湘軼* 沈陽(yáng)工學(xué)院 信息與控制學(xué)院

1 前言

鉛酸蓄電池具有價(jià)格低廉、供電可靠、電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于各生產(chǎn)領(lǐng)域。本文介紹了一種通用涓流自動(dòng)充電器的設(shè)計(jì)。充電器可以對(duì)電壓進(jìn)行控制，實(shí)時(shí)采集電池的電壓，控制充電過(guò)程；另外，它也可以改變參數(shù)，適應(yīng)各種不同電池的充電。

2 涓流充電器

2.1 充電器原理與結(jié)構(gòu)

利用MC14017計(jì)數(shù)器控制充放電時(shí)間與LM358相結(jié)合的方式，設(shè)計(jì)出涓流自動(dòng)充電器。此涓流自動(dòng)充電器主要由市網(wǎng)電壓、降壓電路、整流濾波電路、穩(wěn)壓電路、充電控制電路、電瓶選擇和電瓶充電電路六部分組成，其中市網(wǎng)電壓、整流濾波電路、穩(wěn)壓電路構(gòu)成電源電路。

2.2 涓流充電器方案

此設(shè)計(jì)蓄電池充電采用快速充電、短時(shí)間放電和涓流充電三階段。涓流充電階段為電壓調(diào)節(jié)后，當(dāng)檢測(cè)到充電電壓達(dá)到停止充電電壓時(shí)，開始用更小的電流進(jìn)行涓流充電，使充電電池達(dá)到充滿狀態(tài)。

3 局部電路設(shè)計(jì)

3.1 控制電路

該系統(tǒng)的控制電路主要由十進(jìn)制計(jì)數(shù)器MC14017通過(guò)振蕩器產(chǎn)生的脈沖來(lái)控制充電器的充電和放電，其中振蕩器由集成電路4069的兩組非門IC2A、IC2B及外圍元件組成，用4069的一組非門充當(dāng)振蕩器的緩沖級(jí)，為計(jì)數(shù)器MC14017提供時(shí)鐘脈沖，根據(jù)提供的時(shí)鐘脈沖對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制。MC14017的狀態(tài)通過(guò)電池電壓同基準(zhǔn)電壓比較進(jìn)行控制?？刂齐娐分饕烧袷庪娐?、計(jì)數(shù)器MC14017、反相器4069和比較電路組成。

3.2 比較電路

該比較電路主要通過(guò)LM358來(lái)實(shí)現(xiàn)，電路要能對(duì)6V和12V的電池進(jìn)行充電比較，把兩個(gè)穩(wěn)壓二極管并聯(lián)，通過(guò)選擇開關(guān)來(lái)得到兩個(gè)基準(zhǔn)電壓。根據(jù)需要把基準(zhǔn)電壓同電池電壓進(jìn)行比較，用LM358輸出的高低電平對(duì)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器MC14017的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。電路原理圖如圖2所示。

圖2 控制電路原理圖

3.3 涓流充電部分

涓流充電部分主要通過(guò)晶體三極管V4來(lái)進(jìn)行控制，當(dāng)比較器IC4aA輸出低電平（即充電結(jié)束）時(shí)，晶體三極管V4導(dǎo)通，對(duì)電池進(jìn)行涓流充電，指示燈LED2（紅燈）電亮。電路如圖3所示。

圖3 涓流充電原理圖

3.4 電源電路

電源電路的組成可以用下圖表示，它由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路等四部分組成。其框圖如圖4所示。

電源變壓器是將交流電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，然后通過(guò)整流濾波電路將交流電壓變成脈動(dòng)的直流電壓。由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過(guò)濾波電路加以濾波，從而得到平滑的直流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度的變化而變化。因而，在整流、濾波電路后，還需要接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。

圖4 電源電路框圖

3.5 穩(wěn)壓電路

電路所需電壓為15V和24V，穩(wěn)壓電路采用固定式三端穩(wěn)壓集成電路UA7824和UA7815。例如UA7824三端穩(wěn)壓器引腳圖，如圖5所示。其中1腳是輸入，3腳是輸出，2腳是接地端。

圖5 三端穩(wěn)壓電路引腳圖

4 總結(jié)

依據(jù)此設(shè)計(jì)方案制作的蓄電池充電器，可適應(yīng)電壓輸入范圍較廣，可對(duì)6V或12V的電池進(jìn)行充電，不會(huì)有過(guò)充電的現(xiàn)象。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，較好地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)充電，擁有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

[1]劉廣林主編.鉛酸蓄電池技術(shù)手冊(cè).宇航出版社，1991

[2]陳清山主編.世界最新集成運(yùn)算放大器特性、引腳及互換全集.湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2000