開關(guān)型免維護鉛酸蓄電池智能充電器的設(shè)計

　　摘要： 設(shè)計了一種基于UC3906與UC3823的免維護鉛酸蓄電池開關(guān)型雙電平智能充電器， 這種充電器可保證蓄電池在很寬的溫度范圍內(nèi)精確充電， 延長蓄電池的使用壽命； 可以消除充電過程中的極化現(xiàn)象， 提高充電效率。

　　在正常的使用條件下， 采用適當(dāng)?shù)母〕潆妷?，免維護鉛酸蓄電池的浮充壽命可達10年以上， 如果浮充電壓偏差5%則使用壽命縮短1 /2.研究發(fā)現(xiàn)，在充電過程中蓄電池會產(chǎn)生極化電壓， 使蓄電池端電壓升高， 同時由于內(nèi)部極化電阻隨著充電時間的增加而增大， 反過來阻礙蓄電池的繼續(xù)充電， 因此， 由極化電阻產(chǎn)生極化電壓是影響充電效率的重要原因， 而采用開關(guān)充電方式可以有效地消除極化現(xiàn)象， 提高充電效率。

　　1 UC3906的結(jié)構(gòu)及工作原理。

　　UC3906內(nèi)部框圖如圖1所示，該芯片內(nèi)含有獨立的電壓控制電路和限流放大器， 它可以控制芯片內(nèi)的驅(qū)動器， 驅(qū)動器提供的輸出電流達25 mA, 可直接驅(qū)動外部串聯(lián)的調(diào)整管， 從而調(diào)整充電器的輸出電壓與電流。電壓和電流檢測比較器檢測蓄電池的充電狀態(tài)， 并控制狀態(tài)邏輯電路的輸入信號。

圖1 UC3906內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

　　當(dāng)蓄電池電壓或電流過低時， 充電起動比較器控制充電器進入涓流充電狀態(tài)， 當(dāng)驅(qū)動器截止時，該比較器還能輸出25 mA涓流充電電流。這樣， 當(dāng)蓄電池短路或反接時， 充電器只能以小電流充電，避免了因充電電流過大而損壞蓄電池。

　　蓄電池的電壓與環(huán)境溫度有關(guān)， 溫度每升高1 ℃， 蓄電池單格電壓下降4 mV, 也就是說蓄電池的浮充電壓有負的溫度系數(shù)- 4 mV/℃。普通充電器如果在25 ℃處于最佳工作狀態(tài)， 在環(huán)境溫度為0 ℃就會充電不足， 而在溫度為45 ℃時可能因嚴重過充電而縮短蓄電池的使用壽命。而UC3906的最重要的特性是具有精確的基準(zhǔn)電壓， 其基準(zhǔn)電壓的大小隨環(huán)境溫度而變化， 且變化規(guī)律與鉛酸蓄電池的溫度特性一致。同時芯片只需1.7 mA的輸入電流就可工作， 這樣可以盡量減小芯片的功耗， 實現(xiàn)對環(huán)境溫度的準(zhǔn)確檢測。在0~70 ℃溫度范圍內(nèi)可以保證蓄電池既充足電又不會出現(xiàn)過充電現(xiàn)象， 完全滿足蓄電池充電需要。

　　UC3906可構(gòu)成雙電平浮充充電器， 充電過程分為3個充電狀態(tài)， 如圖2所示： 大電流恒流充電狀態(tài)， 高電壓過充電狀態(tài)和低電壓恒壓浮充狀態(tài)。

圖2 雙電平浮充充電狀態(tài)曲線

　　充電過程從大電流恒流充電狀態(tài)開始， 在這種狀態(tài)下充電器輸出恒定的充電電流Imax, 同時充電器連續(xù)監(jiān)控蓄電池組的兩端電壓， 當(dāng)蓄電池的電壓達到轉(zhuǎn)換電壓U12時， 其電量已恢復(fù)到放電容量的70%~90%, 充電器轉(zhuǎn)入過充電狀態(tài)。在此狀態(tài)下， 充電器輸出電壓升高到Uoc; 由于充電器輸出電壓保持恒定不變， 所以充電電流連續(xù)下降， 當(dāng)電流下降到Ioct時， 蓄電池的容量已達到額定容量的100% ,充電器輸出電壓下降到較低的浮充電壓UF.