１２
万方数据
正极限值和负极限值之间摆动，当要和数字电路相连接时， 必须增添附加电路，对其输｝ｎ电压采取箝位措施，使其高 低输出电平，满足数字电路逻辑电平要求。
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过Ｒ１、Ｒ２向Ｃ充电，以及Ｃ通过Ｒ２向放电端放电，通 过调节电阻Ｒ８来调节占空比，使电路产生震荡，图１０ 是５５５定时器组成的多谐振荡电路输出脉冲仿真波形。 ＣＣ４０１７接受５５５定时器的脉冲，将其转换为正负脉冲， 引脚输出的信号轮流给蓄电池充电。图１１为蓄电池充放 电过程电压仿真波形，接受ＣＣ４０１７输出的ＰＷＭ正负脉 冲给蓄电池充电。 图８电压比较电路 在本设计充电过程中，电压比较电路的被测输入电压 为电池电压，即连接在电池的正端，也就是快速脉冲充电 器总体电路的输出端（见图３）与电压比较器的被测输入 端相连接。被测输人电压进入电压比较电路中，与基准电 压进行比较，当输人电压值小于基准电压时，电池继续充 电；当输入电压大于基准电压时，则停止充电，发光二极 管熄灭。
Ｂｅｉｊｉｎｇ
１０００８１）
ＰＷＭ
ｆａｓｔ ｐｕｌｓ
Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｕｌｓｅ
Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ
Ｃｈａｒｇｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
中图分类号：ＴＭ９１
文献标识码：Ａ
文章编号：２０５５—５２００（２０１３）０６－０１０—０４
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聃亩Βιβλιοθήκη ＮＥ５５５多谐振荡器作为脉冲产生电路，经过十进制计数 器ＣＣ４０１７转换为正负脉冲对电池进行充放电，放电脉冲 的电流值很大，宽度很窄，通常放电脉冲幅值为充电脉冲 的３倍左右：放电脉冲的幅值与电池容量有关，但是与充 电电流幅值的比值保持不变，脉冲充电时，充电电流波形 如图１所示。
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｄｄｒｅｓｓｅｄ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｉｃｙｃｌｅ ｃｈａｒｇｅｒ ｓｌｏｗ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｗｅ ｐｒｏｐｏｓｅ
ａ ａ
花卉研究所北京１０００８１）
ｎ．Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｓｈｉｙｏｕ Ｈｕａｇｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉ・ ｔｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｆｕｓｈｕｎ １１３００１；２．Ｔｈｅ
３．３
ＰＷＭ正负脉冲产生电路设计 由ＮＥ５５５多谐振荡器和ＣＣ４０１７十进制计数器组成
的ＰＷＭ正负脉冲产生电路如图４所示。 由ＮＥ５５５多谐振荡器产生的矩形脉冲作为ＣＣ４０１７ 十进制计数器提供时钟输入脉冲，通过调节Ｒ８的阻值大 如图３所示，由ＮＥ５５５时基电路组成的多谐振荡器 的脚３输出的脉冲方波送到十进制计数器ＣＣ４０１７的脚 １４，ＣＣ４０１７的十个输出端将轮流输ｌ叶Ｉ高电平：当脚１至 小可以改变脉冲宽度。ＣＣ４０１７的十个输出引脚轮流输出 高电平，将其引脚顺次任意连接起来，便可形成脉冲宽度 可调的正负脉冲。
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３．４核心元件
３．４．１
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ＮＥ５５５多谐振荡器５５５定时器是一种多用途的
ｃｒ．，ｏ
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数字一模拟混合集成电路，它含有２个电压比较器，一个
ＲＳ触发器，一个放电开关Ｔ，比较器的参考电压由３只 ５ＫＷ电阻器构成的分压器提供。分别利用５５５组成的多 谐振器来实现脉冲发生电路。电路及输出波形见图５：
Ｍｅｉｎａｎｌ
幅提高充电器中蓄电池的充电速率，并可延长电池使用寿命，分析电路的工作原理，
对电路进行仿真，仿真结果验证正负脉；中放对于提高电池充电电流接受率，加快充 电速度的有效性。
Ｈｕｏ Ｃｈａ０１
（１．辽宁石油化工大学信息 与控制工程学院抚顺
１
关键词ＰＷＭ快速脉冲正负脉；中蓄电池充电效率
１３００１：２．中国农业科学院蔬菜
ｒａｔｅ
ａｎｄ
ｃａｎ
ｇｒｅａｔｌｙ ｅｘｔｅｎｄ ｂａｔｔｅｒｙ ｌｉｆｅ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＶｅｇｅｔａｂｌｅｓ ａｎｄ Ｆｌｏｗｅｒｓ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
［５］马素卿．电动汽车蓄电池的进展【Ｊ】．电源技术，１９９６，２０（４）：７５—７９．
关于计量单位名称和符号书写规范：
按照国家标准ＧＢ３１００—３１０２—１９９３量和单位规定，在文稿中应正确使用量和单位的名称和符号： 量符号以斜体拉丁和希腊字母表示（ｐＨ用正体除外），例如ｍ（质量）、ｆ（时间）、Ｃ（浓度）、ｖ（体积）、ｐ（压力）！厂（力）等。 单位符号一律以正体拉丁或希腊字母表示，例如ｋｇ（千克）、ｍ（米）、ｈ（小时）、ｍｏｌ／Ｌ（摩尔每升）等。 表示人体检验指标的量浓度或质量浓度时，一般使用Ｌ（升）作为检验组成含量单位的分母。表示用药剂量单位时，不能 写成ｍｇ／ｋｇ／ｄ的形式，应写成ｍｇ／（ｋｇ．ｄ）或ｍｇ．ｋｇ‘。．ｄ。１的形式。 单位符号常见书写错误： 时间单位“小时”符号为ｈ（不是ｈｒ）；“秒”符号为Ｓ（不是ｓｅｃ）： 转速单位符号为ｒ／ｍｉｎ（不是ｒｐｍ）： 量浓度单位符号为ｍｏｌ／Ｌ（不是Ｍ、Ｎ，也不是ｍｏｌ／ｍｍ３）；
脉冲式充电器的电路结构 图２所示是脉冲充电器电路结构，主要包括：电路
滤波、一次整流滤波、ＰＷＭ变换器、二次整流滤波、脉 冲电路、充放电电路和反馈控制。与普通理论电源电路
交流 输入 电池
图３快速脉冲充电总体电路设计图 表１各元器件标值 脚５输出高电平时，Ｑｌ导通，然后Ｑ３导通，直流电压 通过Ｑ３与Ｒ５对电池进行大电流充电。当脚６与脚７输 ｍ高电平时，Ｑｌ与Ｑ３因没有驱动电平而截止。在此期 间通过电压比较电路，测量电池两端的电压，判断电池是 否充满。当脚８、９输出高电平时使０２导通，电池通过 电阻Ｒ６进行放电。当脚１０与脚１ｌ输出高电平时，０２截止。 如此反复循环。以正负脉冲的形式给电池进行充放电，脉 冲充电方式不仅可以防止蓄电池充电时的极化现象，而且 还可以大大加快蓄电池的充电速率。
ｆａｓｔ ｐｕｌｓｅ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ
ｆａｓｔ ｐｕｌｓｅ ｃｈａｒｇｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｕｓｉｎｇ ＰＷＭ ｐｕｌｓｅ ｃｈａｒｇｉｎｇ
ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｈａｒｇｅ，ｃａｒｌ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｃｈａｒｇｅｒ ｂａｔｔｅｒｙ ｃｈａｒｇｉｎｇ
３．４。２
表２
ＣＣ４０１７的功能
ＣＣ４０１７十进制计数器ＣＣ４０１７是一片５位计数 ３．４．３电压比较电路电压比较器电路如图８所示。 电压比较电路对输入信号进行检测与比较，是组成非 正弦发生电路的基本单元电路，在测量和控制中应用相当 广泛。电压比较电路的基本功能是能对２个输入电压的大 小进行比较，判断出其中哪一个比较大，比较的结果用输 出电压的高电平和低电平来表示。电压比较电路可以采用 专用的集成比较器，也可以采用运算放大器组成。由集成 运算放大器组成的比较器，其输出电平在最大输出电压的
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图５
５５５多谐振器电路及输出波形
图７
ＣＣ４０１
７的引脚结构
图５（左）由５５５定时器和外接元件Ｒｌ、Ｒ２、ｃ构 成，将５５５的２端与６端连接在一起成施密特触发器，然 后再３端经ＲＣ积分部分回输入端便构成多谐振荡器：在 此设计中利用电源通过Ｒ１、Ｒ２向Ｃ充电，以及ｃ通过 Ｒ２向放电端放电，使电路产生震荡。电容ｃ在１／３ＶＣＣ 和２／３ＶＣＣ之间进行充电和放电，产生脉冲波形，其输Ｈ｛ 波形如图５（右）所示。通过改变Ｒ和Ｃ的参数即可改 变振荡频率，此时输出Ｖ０为矩形波。
电动自行车具有使用方便、灵活、环保、节能等特点： 电动自行车使用传统的铅酸蓄电池成本低、容量大，但 是不耐用，需充电频繁，而且一次充电饱和，一般可以 行驶三十公里左右（因电池容量的不同差异较大），不便 于远距离行驶。而且充电时间长，充电完毕需费时数小 时时间Ｂ－ｓ］。 本文针对电动自行车充电器充电慢问题，采用ＰＷＭ 正负脉冲充电方式充电，可以在较短时间内完成快速充电， 解决使用电动白行车远距离行驶的困扰。采用ＰＷＭ正负 脉冲充电方式对电池充电可以延长电池的使用寿命，缩短 电池充电时间。
４仿真及验证结果
对上述电路结构进行仿真。结果分别如图９、１０、１１ 所示。图９为ＮＥ５５５多谐振荡器仿真输出波形，电源通
参考文献
［１］ 陈志平，铅酸蓄电池快速充电技术的研究［Ｊ】．电动自行 车．２００９，（１）：２６—２９． ［２］赵光明．蓄电池快速充电方法研究［Ｊ］－通信电源技术．２０１２，２９
（４）：１２８．１３０．
万方数据
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时钟输入周期输ｍ ＣＯ信号完成一次进位，并用作多级计 数器的下级脉冲时钟。ＣＣ４０１７的逻辑逻辑结构和引脚结 构如图６、图７所示，ＣＣ４０１７的功能表如表２所示。图 中各引脚的功能为ＣＯ：仅为脉冲输出端；ＣＰ：时钟输入 端；ＣＲ：清零端；ＩＮＨ：禁止端；ＶＤＤ：正电源；ＶＳＳ：地； ＱＯ～Ｑ９：计数脉冲输＿Ｌｎ端。 ◆ｏ
图９
ＮＥ５５５多谐振荡器输出脉冲仿真波形。
［３］钟静宏，张乘宁，张旺．电动汽车的铅酸蓄电池快速脉冲充 电系统［Ｊ］．电源技术，２００６，３０（６）：５０４・５０６． ［４］汤秀芬，米晨，魏风兰．ＶＲＬＡ蓄电池用慢脉冲快速充电器的 设计［Ｊ］．电源技术，２００８，３２（１）：５６．５８．
图１０十进制计数器ＣＣ４０１７的输出仿真波形