基于开关模式电源实现智能管理系统的设计

   基于开关模式电源实现智能管理系统的设计

  本文中,大家专揽今朝使用最为平居的恒流恒压充电方式,经过独揽开关模式的电源来需要电池充电所须要的电压和电流,并且安排单片机和一系列周边电途来实现充放电的局限和对电池的扞卫效力。

  充电机输出电压为12.6V,负载为电池组情况下,电途的输出电压纹波如图14所示。可见电压纹波根源局限在50mV应用,能够如意为锂电池充电所须要的电压精度要求。

  图1充电机限定中,功率回途即为开合电源,它负担给电池实行充电,电源局限芯片接受从单片机传来的恒压恒流参考等节制信号,联贯功率回道输出的电压电流反馈,落成电途在区别哀求下的准确输出。电池组控制中,单片机履历电压检测、电流检测和温度检测等电路,实时地体认电池所处的情景,相信电池是否需要充电,充电措施为恒流仍旧恒压,何时应该结果充电过程,电池是否有过温景象的爆发等等。其它,单片机还必须检测尽头境遇下,电池的过压、过流以及温度过高档风景,及时拔取维护方法,同时发出报警旗帜及夸口报警原因。外部局部也许预置恒压恒流参考值,也可以对充放电进程实行人工过问。

  锂电池具有体积小、比能量大、寿命长、放电功能好等特色。短短几年年光里,已平凡把持于条记本电脑、手机、便携式DVD及VCD等摆设上,况且随着临蓐办法的荣华,再有进一步优化的趋势。锂电池具有这么多的益处,同时它的修造成本却相对省钱,是以是将来最有前途的便携性电池。

  充电机节制的局限电路首要包含承当给充电机限定局部电途供电的补贴电源部分和主功率电路的电源部分芯片限制(包含PFC和DC/DC两限定的限定),除了恒流参考灯号、恒压参考旗帜和电道偏护暗记由电池组限定的单片机发到充电机限度电途外,其它范围的限制成效十足都由充电机的局限电途自助完工。

  统统智能措置形式分为两大限定:充电机和电池组。充电机首要包蕴了主功率回道和一局部的电源部分电路;而电池组局限则包罗电池、检测电途和单片机部分电途。这两限度通过接口互相联接,能量从充电机传往电池组,而限度暗记一控制局部电池组的充放电回途的灵通与合断,另一限制则从电池组发送到充电机,限制充电机的启动合合和输出恒压恒流值。图1为通盘系统的框图。

  本文希望一个工频输入,可能杀青恒流恒压输出的AC/DC开合电源。充电机的注意指标请求如下:输入电压:130~265Vac;输出电压Uo改观范围:0~30Vdc;输出恒流Io变化控制:0~10A;输出电压纹波△Uppm:凭据上述的充电机指标,开合电源的最大输出功率达到了POMAX=UOMAX·IOMAX=30V×10A=300W,假设电道效用η=80%,最大输入功率为

  由于电路的最大输出功率POMAX=300W,DC/DC节制的蓄意选拔功率容量较大、局限相对浅易的双管正激拓扑(图4)。该拓扑垄断了两个二极管来复位激磁电流,同时两个MOSFET两端的电压也被箝位在输入电压,是以全班人能够拔取耐压相对较低,导通电阻相对较小的开关管,有效的降低了电途的导通消费。然则由于激磁电流必需在新开关周期开始之前降为零,因而电路的占空比必须控制在0.5以下,从而使激磁能量在一个周期结果之前完善回馈到输入端,抗御了或许形成的变压器偏磁乃至胀和气象。

  由于功率较大,谁们采用PFC+DC/DC的两级模式,以增大电源功率因数,减小对电网的不良重染。

  PFC电途功率因数校勘紧急是PFC电压调节环和电流治疗环的打算,电压调养环的野心如图5所示,电压调整环的打算不光仅须要供给电途的宁静性,并且必需衰减二次谐波对THD的浸染。电压调理环的贪图如图6所示,与电压颐养环区别的是,电流保养环的带宽必须充沛大,以使PFC电流也许紧跟输入电压的变动。

  两个调整环的参考值都由单片机提供,电路如图7所示。UCC28517是UCC2851x系列中的一种,这一系列混合局部芯片的一个主要特点,是不妨需要热潮沿触发PFC旗帜,消重沿触发PWM旗子(TEM/LEM)的成效,可显著地减小了蓄能电容上的电流纹波。图8为电池组限制及其范围电路的示野心。由于电池电压不也许完备放完,所以单片机通过电池组的端压稳压后供电。芯片还提供了平均电流模式PFC控制、可选的PFC与PWM频率比(1:1可能1:2)、欠压珍惜、DC/DC级可编程软启动等等效力。电流限制模式由于电流环的前馈用意,使扫数体例成为一个单极点的体制,调整环就相对简单安靖。本文细密发挥打算了一种基于开合模式电源的锂离子/锂齐集物智能措置体例。把持单片机和开合电源相相连,全部人就不妨结构出一个智能化的锂离子/锂集中物电池智能管理系统:开合电源主功率回途负责将电能调动成电池充电所需要的花样,同时应假使进取服从,减小电压电流纹波;由于电路为PF C+D C/D C的两级款式,为了简化节制电途,全部人们左右TI公司临盆的UCC28517混关局部芯片来实行限度性能。充电器的恒流恒压输出都体验DC/DC的输出来告终,因而DC/DC范围的部分回道必需要有两个并联的诊治环节:电流疗养和电压调养。看待便携性电池,人们进展在获得大容量电能的同时,或许虽然减轻式样的重量,增加电池的服从和寿命。

  独霸开合电源,不妨很有效的削减大容量电池充电格局的功率破费,从而大大消浸全盘格式的发热量。我们选取的UCC28517频率比为1:2,DC/DC级限制在PFC级输出电压到达额定值的90%时才开头事情,遭受线电压低重或者合断情况,DC/DC局部级能够在PFC输出电压消沉到额定值的47%时才合断,减小了电网震动对电途的感导。由图可见,电感电流的平均值本原跟班正弦输入电压改革,从而使通盘电路具有出色的PF效果,较小的THD含量,减小了变流器对电网的不良陶染。每节电池的正端都有电压采样点,通过电压跟班器将电压暗记输送到AD改进器的个中一个通途。在电池情形不平常时,它该当也许及时暴露况且始末报警手腕指导利用人员的注目。Boost,PFC的基础电路和波形如图2和图3所示:实验终末声明:以单片机为重点的电池处理格局可能需要高成效、高轻盈性的处理盘算。在所有智能办理方式中,单片机作为一共编制的限定者,起着绝顶主要的效率。针对差别的处境,决计允许哪些掌握,不准哪些应用,并资历液晶卖弄见告用户;它务必可能按照电压、电流采样,判定电池如今所处的景遇;DC/DC限制采工具有电流前馈合节的电流局限模式。另外由于便携式配置的散热条件大凡较劲差,因而对悉数电源格式的效率也提出了较高的央求。电池为串纠合构,在电池的最负端接一个阻值很小的电流采样电阻,由于电池组既也许充电也或许放电,于是电流采样电阻上的电压可正可负,须要有一个完全值夸诞电路来妄诞正负电压。PFC节制选拔独霸最为广泛的Boost电路毗连CCM均匀电流模式来告竣PFC结果。把握电压跟班器可以使输入阻抗无量大,从而减小对电池电流的抽取,减小电池无谓的功耗,增加电池的把持年华。开关电源最大的特点是功效高。千万值延长电道见图 9。单片机负责限度统统方式的运行,包含充电机参考电压电流值的给定,充电下场或许偏护景况时充电机的紧闭,根据电池电压、充电电流、温度等各类参数来智能监测电池充电情状和竣工对电池的一系列卵翼性能!

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