[分享] 一文讲清铅酸蓄电池充电器设计问题

木犯001号 2022-11-30 20:45 楼主

1.蓄电池充电电路工作原理分析

蓄电池充电电路具体如图3.1所示，工作原理如下：

（1）U1A、D7、R13为充电指示电路，蓄电池充电时发光二极管D7导通发光，充电停止时D7截止、停止发光。RV1、R5、R6提供正端参考电压，该电压值很小；采样电流电压提供负端电压；蓄电池充电时U1A的2脚输出低电平，二极管D7发光工作；蓄电池充电停止时U1A的2脚悬空，二极管D7停止工作、不发光。

（2）U1B及附属电路实现充电电压控制；该电压值通过电阻R2、R3和R4对充电电压进行采样，参考电压通过RV1进行调节；当充电电压高于参考电压时U1B输出低电压，蓄电池充电停止，反馈电压与输出电压计算公式如下：

但是由于二极管D6和采样电阻R12的原因，反馈电压精度将会受到影响；但是由于充电电流恒定，R12两端电压保持恒定，二极管D6导通压降也保持恒定，所以通过调节RV1可以保证充电电压的准确度。

（3）U1C和T4及附属电路实现充电电流参考值设置：蓄电池电压低时U1C的14脚输出低电压，U1D的11脚为低电压VL，实现小电流充电；蓄电池电压高时U1C的14脚输出悬空，U1D的11脚为高电压VH，实现大电流充电；R12为充电电流采样电阻；计算公式如下所示：

（4）U1D及附属电路实现恒流充电控制电路，U1D的13脚输出电压用于控制电流功放电路T1、T2、T3实现电流放大及恒流控制，电流采样电阻R12=0.47欧姆，电流计算公式如下所示：

（5）变压器TR1、D1、D2、C1实现交流220VAC转直流电源功能，为蓄电池供电；D3、U1、C2、C3实现辅助8V电压源功能。

图3.1 蓄电池充电电路

2.时域分析与测试

首先利用PSpice对充电电路进行瞬态仿真分析，对理论进行指导与验证，以便对电路理解更加深刻，具体仿真电路如下图所示。

图3.2 蓄电池充电仿真测试电路

瞬态仿真设置——仿真时间与最大步长：仿真时间设置取决于蓄电池充电电压设定及充电量大小，最大步长决定仿真精度及波形显示分辨率。

图3.3 瞬态仿真设置

Options设置：决定仿真精度、收敛性和仿真速度。

图3.4 Options设置

波形显示窗口设置波形显示特性和内容，正确设置能够大大提高仿真速度和波形提取速度，非常实用。

图3.5 Probe Window：波形显示窗口设置

瞬态仿真波形复制设置：仿真结果包括波形和数据，能够复制到office软件进行后期应用和处理，具体设置如下图所示。

图3.6 仿真波形复制设置

图3.7 仿真波形

仿真波形分析：最上面绿色为充电指示灯电流波形，电流为10mA时蓄电池充电，电流为零时充电截止；中间蓝色为蓄电池充电电压波形，从初始值8.5V充电至16V，充电电压值通过电位器RV1进行调节；下面红色为充电电流波形，蓄电池电压小于9.5V时采用小电流253mA充电，大于9.5V时采用1.05A充电，该充电电流值与计算值

、存在误差约0.1A，该误差主要由比较器电路决定，尤其电阻R15，但是通过系统调整参数值可以满足充电电流整体要求。