【導讀】系統(tǒng)中的開關電源電路為蓄電池的充電提供穩(wěn)定的電壓,采用的是反激式的開關電源電路。反激式開關電源的電路比較簡單,比正激式開關電源少用了一個大的儲能濾波電感,以及一個續(xù)流二極管。
1.開關電源電路的設計
反激式開關電源的電路比較簡單,比正激式開關電源少用了一個大的儲能濾波電感,以及一個續(xù)流二極管,因此,反激式開關電源的體積要比正激式開關電源的體積小,且成本也要低。此外,反激式開關電源輸出電壓受占空比的調制幅度,相對于正激式開關電源來要高很多,因此,反激式開關電源要求調控占空比的誤差信號幅度要比較低,誤差信號放大器的增益和動態(tài)范圍也要較小?;谶@些優(yōu)點,反激式開關電源在目前家電領域中被廣泛的應用。如圖1所示。
圖1開關電源電路
開關電源電路控制芯片采用UC3842,UC3842是目前比較理想的新型的脈寬調制器。由該集成電路構成的開關穩(wěn)壓電源與電壓控制型脈寬調制開關穩(wěn)壓電源相比具有以下特點:1)微調的振蕩器放電電流,可精確控制占空比;2)電流模式工作到500kHz;3)自動前饋補償;4)鎖存脈寬調制,可逐周限流;5)內部微調的參考電壓,帶欠壓鎖定;6)大電流圖騰柱輸出;7)欠壓鎖定,帶滯后;8)低啟動和工作電流。
TL431稱為可調式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器,利用兩只外部電阻可設定2.5V~36V范圍內的任何基準電壓值。其工作原理是當輸出電壓U 0發(fā)生波動時,經電阻分壓后得到的取樣電壓就與TL431中的2.5V帶隙基準電壓進行比較,在陰極形成誤差電壓,使發(fā)光二極管的工作電流產生相應變化,再通過光耦去改變控制端電流Ic的大小,調節(jié)開關管的輸出占空比,使輸出電壓U0不變,從而達到穩(wěn)壓目的。
2.充放電電路的設計
本設計中的充放電過程主要由兩片P溝道的場效應管IRF9540N來完成。如圖2所示。Q2管控制系統(tǒng)的充電過程,而放電脈沖主要Q3來進行控制。
圖2充放電電路圖
3.采集部分
在MSP430F149中有1個12位精度的AD轉換模塊ADC12.ADC12可以對8個外部模擬信號之一或4個內部電壓之一作轉換,由ADC內核把模擬信號轉換成12位數據并存入轉換存儲寄存器。內核用到2個參考電平,即VR+和VR-作為轉換范圍的上下限和讀數的量程值和“0”值。轉換數值在輸入信號大于等于VR+時為滿量程,小于等于VR-時為“0”。蓄電池端電壓通過兩個電阻R2和R6分壓方式,將單片機采樣電壓值AD1限制在輸入電壓量程范圍內。充電電流和放電電流都通過電阻轉化成相應的電壓值,送入單片機的AI口。三路AD采樣結果分別存儲在相應的ADC12MEMx寄存器中。
4.驅動部分
根據三路AD采樣結果確定充電器的充電狀態(tài)后,由單片機輸出兩路占空比可調頻率為1kHz的PWM波形PWM1和PWM2分別用來控制兩只三極管2N5551的導通程度,三極管集電極電流會隨著不同,再經電阻分壓后提供不同的電壓給場效應管的柵極,驅動MOSFET,輸出不停大小的漏極電流Id,給蓄電池提供大小不等的充電電流和放電脈沖幅值,最終達到脈沖充電的效果。