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毕业设计与论文(基于TL494的电动车充电器设计)(3)

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-△V检测方式为电压检测系统,当充电器的充电峰值电压确定后,若-△V检测电路检测到蓄电池的端电压达到设定值时,由控制电路自动改变充电器的充电方式。

(3)检测蓄电池温度

蓄电池在充电末期,会因其负极发生氧复合反应产生热量,使蓄电池温度升高。蓄电池温度的升高最终将导致充电电流增大,为控制因温度升高所增大的电流,应在蓄电池外壳上设置温度传感器或热敏电阻等温度检测元件,实时地将蓄电池温度信息传递给控制电路。当蓄电池温度升至设定值时,控制电路即改变充电器的充电方式 ,或切断蓄电池的充电电路。

蓄电池温度检测框图和特性曲线如图 2-9所示。

GB开关电源恒流电源温度传感器 (a)框图

U(V)I(A)T(℃)蓄电池电压U蓄电池温度T充电电流I关闭温度充电时间T(H) (b)特性曲线

图2-9 蓄电池温度检测框图和特性曲线

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第三章:充电基础知识

3.1:基本单元电路

3.1.1、整流电路

在充电器中,必须把交流电变为直流电,这需要通过整流电路完成转换,英文缩写交流为AC,直流为DC,交流变直流为AC/DC。 (1)单相全波整流电路

图3-1(A)是单相全波整流电路,波形如3-1(b)所示。

CViAO D1Vo RVi+-0Vo0tD

(a)单相全波整流电路 (b)单相全波整流电路波形图 图 3-1单向全波整流电路 (2)桥式整流电路

图3-2(A)所示为基于变压器中心抽头的单相全波整流电路,而在实际应用中,通常采用图3-2(A)所示的另一种单相全波整流电路,叫桥式全波整流电路。波形见图3-2(b)所示。

V0 R D3 D4Vi0B D2tAViB D1D2t0t

(a)桥式整流电路 (b)桥式整流电路波形图

图3-2桥式整流电路

在开关电源式充电器中,这两种整流电路都得到了应用。大家都比较熟悉我们这里就不再赘述。

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3.1.2、滤波电路

由电路知识可知:理想电容的容抗对直流电(f=0)是无穷大,而对交流成分,频率越高容抗越小。理想电感的感抗对直流电(f=0)是0Ω,近似直通短路,而对交流成分,频率越高越高。

利用电容和电感的电抗特点,可以组成形式多样的滤波器。在波器电路中,通常,将电感串联在电路中,利用的是电感对交流感抗对交流感抗大,阻挡交流成分;而将电容并联在电路中,利用的就是电容对交流容抗小,短路、旁路交流成分。一般最常见的就是电源滤波电路和电源噪声滤波电路。

上节的整流电路之后输出的是脉动直流电,理论和实践都表明,它是直流电和许多频率不同的交流电的混合物。电源滤波电路的工作原理,也可解释为:将交流成分堵挡或旁路(短路),保留直流成分。这里堵挡就是利用电感对交流感抗大,串联在电路中堵挡交流成分;旁路就是利用电容对直流电容抗是无穷大,而对交流成分容抗小,并联在电路中将交流成分短路入地。

图3-3(a)所示电路就是已经介绍过的电容滤波电路。接在整流电路之后,输入脉动直流电,输出较平滑的直流电。图3-3(b)所示电路由电容和电阻组合,叫RC滤波电路。图中C1是容量大的分解电容,具有一定的寄生电感,其感抗的存在造成对高频成分旁路效果差些。因此,一般并联一只容量不大但寄生电感很小的高频电容C2,可以明显改善对高频滤波的效果,弥补电解电容的不足。

常用50HZ交流市电,本来是光滑的正弦波,但是工农业生产和生活中使用的各种电器,在使用中对它造成污染,可以看作在50HZ正弦波交流市电中,掺进了许多高频电流干扰。图3-3(c)所示电路就是开关电源是充电器所特有的电源噪声滤波电路。串联在市电和桥式整流电路之间。一方面,它阻挡了市电中的干扰窜进充电器,另一方面,它也阻挡了开关电源产生的干扰反窜回市电电网中造成电磁污染。

图3-3(c)中左边图的L是双线并联绕在同一个磁芯上的滤波电感。电感L串联在电路中,利用其交流共模感抗大,阻挡共模高频干扰成分。图3-3(c)中右边图是左边图的改进,电容变成了四只C1、C2、C3、C4。它们的其中一端都接地,可将差模和共模的高频干扰通过电源插头的保护地,引入地。这几只电容容量吧大,但关系的人身安全,要求不能漏电,耐压高。 Vic1 Voc2 Vi Rc1 Voc2

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(a)电容电源滤波电路 (b)RC电源滤波电路

Vi C1 L Vo C2 Vi c1 c2 LVo c3

(c)噪声滤波电路

图3-3滤波电路

c4

3.2:辅助电路

3.2.1、防浪涌电路

开关电源式充电器中,在市电桥式整流电路后面,几乎所有电容滤波电路,滤波电路端的电压通电前为0V,加电瞬间,电容两端的电压不能跳变,相当于短路,电流极大,这个冲击电流,叫做浪涌电流,极易损坏整流管等元件,为了保护它们,在电路里串联一只负温度系数的热敏电阻。见图3-4(b) 所示.

电阻5-10Ω市电 D1D3+RtC0室温D2D4 -

(a)负温度系数电阻NTC特性曲线 (b)使用负温系热敏电阻的放浪涌电路

图3-4使用负温系热敏电阻的放浪涌电路

大多数导电材料的电阻具有正温度系数,也就是随温度上升,电阻值上升,但是这种变化微不足道。这里讲的热敏电阻是有明显正温度系数(PTC)或负温度系数的(NTC)的电阻。

在充电器里广泛使用的是负温度系数电阻其特性见3-4(a)所示。在室温下,通电前,它仅有5-10Ω电阻值,当有电流通过时,温度会上升,其电阻会减小,这种负温度系数电阻串联在充电器的市电输入电路里,加电瞬间,室温下5-10Ω电阻的串联大大降低了浪涌电流,随通电时间增加,NTC温度升高,其电阻值下降接近0Ω,但为了维持电阻发热,需要保持一个非常小的电阻,这种小电阻对电路功率影响很小,因此,这种简单有效的防浪涌电路被广泛应用在开关电源式的充电器中。

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热敏电阻在原理图中的代号是Rt,在实际使用中无正负极之分。在桥式整流电路的二极管上并联小电容,对二极管也有抗浪涌保护作用。

3.2.2、防市电过压电路

充电器还使用一种压敏电阻作市电输入过压保护,这种电阻两端电压没有超过保护值时,阻值呈现无穷大。但是当两端电压超过保护启动电压时,其电阻值急剧下降,接近短路。压敏电阻并联在充电器的市电输入短路中,在市电低于240-250V时,它的阻值接近无穷大,当市电高于保护值时,其电阻值接近0Ω,将市电输入短路,造成保险管熔断,从而切断电源,起到过压保护作用。压敏电阻在原理图中的代号是Rv,在实际使用中无正负极之分,特性和应用见图3-5所示

电阻电阻值无穷大-VV电阻值接近零欧姆

(a)压敏电阻特性曲

保险管 D1D3市电RVCD2D4

(b)使用压敏电阻的防过压电路

图 3-5压敏电阻特性线与使用压敏电阻的防过压电路

压敏电阻启动电压的测量可用摇表和电压表配合进行,我们再此不作介绍。

3.2.3、全桥和半桥式开关电源的DC/AC功率转换

开关电源的优点是:比串联式稳压器效率高省电:PWM频率高过几十千赫:变压电感的体积重量可以做得最小,节省钢材铜材,保护电路动作时间可以做到 第 15 页

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