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500W铅酸蓄电池充电器设计与制作
电路图:
DC-DC主拓扑结构: DC-DC主拓扑结构:
方案选择: 在开关管承受峰值电流和电压的情况下,全桥输 出功率为半桥的两倍,并切在功率大于500W时, 全桥相对于半桥更合适,故本次设计采用全桥拓 扑。 功率开关管选择: 经过整流滤波后电压最大值为373V,最大初级电 流为3.5A 考虑实际工作情况选择FQA24N50 (24A/500V/0.2 ) 输出整流二极管: 整流二极管要承受的最大反相电压为100V,电流 为10A,考虑实际工作情况,我们选用MUR3060 (600V/30A)
主电路的整体框图:
EMI滤波电路: EMI滤波电路:
C1和L1组成第一级EMI滤波 C2、C3、C4与L2组成第二级滤波。 L1,L2为共模电感,
整流及功率因数校正电路:
整流桥: 流经二级管电流ID=3.55A
二极管反向电压V=373V
考虑实际工作情况故选BR601(35A/1000V); 功率因数校正: 方案:BOOST型拓扑结构具有输出电阻低,硬件 电路及控制简单,技术成熟,故选用BOOST结构; 芯片选择:TI公司的UCC28019可控制功率输出为 100W-2KW,功率因数可提高到0.95,符合设计要 求,故此次设计选用该款芯片;
过流,短路保护电路:
当电流过大,超过12A,电路会限流报警提示,在 充电器启动之前会进行短路检测,当电阻小于 0.5 时认为电路故障,并报警提示。
系统软件结构:
四阶段充电控制策略:
四阶段充电策略解析:
电池端电压检测,若电压过低说明曾过度放电, 为避免充电电流过大,实行小电流激活。 恒流充电:恒流充电为10A。 恒压充电:恒压充电电压为59V。 涓流浮充:当充电电流下降到恒流下的0.1倍式, 即1A时,采用涓流浮充。 四阶段充电策略保证充电初期能激活修复蓄电 池,使蓄电池更经久耐用,末期不过充,又能达 到充满的目的。
激活充电:充电器开始工作后单片机采集采集蓄
电源系统抗干扰:
硬件抗干扰技术:
电源EMC设计:整流二极管采用肖特基 二级管做整流管,开关管回路加RCD网 络,输入端加EMI滤波电路,优化变压 器设计。 优化PCB板布局和走线。 采用程序模块间远程拦截技术。
软件抗干扰技术:
谢谢Biblioteka 500W铅酸蓄电池充电器 500W铅酸蓄电池充电器 设计与制作 设计与制作
团队:戚德欢 李黄杰 盘家荣 刘鹏敏 钟强
选题背景及意义:
随着各种电动汽车的发展,动力电池充电器的 需求将越来越多。充电器质量的优劣关系到电池 性能的发挥及寿命、充电器本身的智能化关系到 用户的使用方便及电力系统电力计费等管理问题。 不同电池,特点不同,充电策略也不相同。如将 一种电池的冲电器做好了,就容易将技术向其他 电池类型拓展。本选题具有实用性,对电赛方向 人才培养也有针对性。
主要功能指标:
输入电压单相50HZ ±10%,电压有效值波动范围220V ±20%,即有效值为176V-264V; 输出直流额定电压50V; 输入端加功率因数校正,功率因数90 %; 充电初期效率大于80%; 输入电流失真度小于4%; 充电过程分为激,快充和浮充; 具有温度检测功能,可根据电池和环境温度改变充电策略; 具有友好的人机界面,可对充电策略进行调整; 散热方式:风冷。
智能控制电路设计: 智能控制电路设计:
电源PWM控制部分: 电源PWM控制部分:
本设计采用的电源核心控制部分的芯片为美国通 用公司芯片SG3525。控制电路如图:
采样电路:
热保护电路:
本设计系统可以检测电池温度,充电器温度,当 电池过温时会关闭PWM的输出波形,使电路停止 工作,同时单片机会报警提示,当充电器过温时, 风冷系统会开启,如果温度继续升高,则充电器 会停止工作。
全桥电路图:
整流滤波输出电路:
驱动电路:
PWM信号通过光耦隔离,经过反相器进入半桥驱动芯 片IR2110 ,如图所示的Q1、Q2半桥驱动电路,Q3、 Q4驱动电路与此电路相同。
辅助电源供电:
本设计系统供电采用另制辅助电源,系统框图如 下:
本供电系统可提供稳定的12V,5V,-12V电压,且效 率较高。