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　　　摘要：該充電器采用開關(guān)電源模塊，由微控制器控制，要實(shí)現(xiàn)符合電池充電規(guī)律的兩階段充電方式，并考慮了電池故障狀態(tài)時(shí)充電方式。

　　關(guān)鍵詞：鉛酸蓄電池充電器； 微控制器； 兩階段充電方式

　　目前一部分變電站的直流后備電源采用了12V閥控式鉛酸蓄電池，由于個(gè)體差異，有的電池在運(yùn)行中會(huì)發(fā)生電池電壓落后現(xiàn)象，在整組電池均衡充電不能解決這個(gè)問題時(shí)，則需要單獨(dú)對這些落后電池進(jìn)行處理。原先由于沒有適用的充電器對其進(jìn)行補(bǔ)充充電，而造成現(xiàn)場維護(hù)困難，為了解決這一問題，我們研制了智能化便攜式充電器，經(jīng)過現(xiàn)場工作人員長期使用，證明該充電器使用方便，充電性能及可靠性均滿足要求。鉛酸電池充電一般采用兩階段充電方式，即大電流補(bǔ)充充電階段，均衡充電階段和浮充電階段。在大電流補(bǔ)充充電階段，硫酸鉛轉(zhuǎn)化為負(fù)極板上的金屬鉛和正極板上的二氧化鉛，當(dāng)絕大部分硫酸鉛完成轉(zhuǎn)化以后，電池開始產(chǎn)生過充電反應(yīng)，此時(shí)應(yīng)大大降低充電電流以避免電池失水或閥控式鉛酸蓄電池密封閥動(dòng)作，在均衡充電結(jié)束時(shí)，充電器應(yīng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入浮充電狀態(tài)。為了獲得鉛酸蓄電池的最大容量和延長其使用壽命，充電器的輸出特性應(yīng)該與電池的特性很好地配合。本充電器僅考慮了對電池的補(bǔ)充充電和短時(shí)間浮充電，因而未配置測量電池溫度的傳感元件。但變電站的充電機(jī)應(yīng)考慮閥控式鉛酸蓄電池的溫度特性。

1　充電器的硬件結(jié)構(gòu)
　　由于現(xiàn)場使用的12V鉛酸蓄電池的容量大多為100AH，為了滿足一般現(xiàn)場需要，我們設(shè)計(jì)的充電器最大輸出電流為10A，最高輸出電壓為15V。為了減輕充電器的重量，我們采用美國Vicor DC/DC變換器模塊作為充電電源。該模塊工作效率高，體積小，具有過流和過熱保護(hù)，平均無故障時(shí)間(MTBF) 高達(dá)幾十萬小時(shí)以上，通過調(diào)整模塊上Trim 端與V_out (-) 之間的電壓即可調(diào)整輸出電壓，是制作充電電源的理想元件；為了精確控制充電器輸出的電流、電壓，設(shè)置和顯示充電參數(shù)，以及實(shí)現(xiàn)其它附加功能，我們采用了微控制器測控方案。微控制器選用51系列中的增強(qiáng)型器件W 78E52B，其內(nèi)部有8k 字節(jié)的flash ROM ，256字節(jié)RAM，WDT電路等，性能價(jià)格比高。充電器電流測量前端電路采用15A分流器和儀表放大器，蓄電池電壓測量前端電路采用電阻分壓方式，充電電流和電池電壓信號(hào)經(jīng)模擬開關(guān)送A/D轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字信號(hào)，A/D 轉(zhuǎn)換器采用抗干擾能力強(qiáng)的雙積分型7135，其分辨率為41/2 位，轉(zhuǎn)換精度達(dá)13位，能夠滿足本裝置的測量精度。Vicor DC/DC變換器模塊的輸出控制采用了具有數(shù)字接口的數(shù)字電位器。微控制器按規(guī)定的時(shí)序控制UP/DN，INC和/CS端即可調(diào)整數(shù)字電位器滑動(dòng)端V_w的位置，從而改變DC/DC模塊上Trim端與V_out (-) 之間的電壓。為了貯存充電參數(shù)、向微控制器提供RTC時(shí)鐘信號(hào)，我們選用DS12887，該器件由內(nèi)置鋰電池、實(shí)時(shí)時(shí)鐘及114個(gè)不揮發(fā)RAM單元組成。顯示及顯示驅(qū)動(dòng)部分采用0.5寸LED和顯示驅(qū)動(dòng)電路MAX7219，用于顯示充電電流、電壓值和充電器的狀態(tài)，除此之外，還配置了微控制器電壓監(jiān)視復(fù)位電路和散熱風(fēng)扇控制驅(qū)動(dòng)電路。為了防止因電池極性反接或電源模塊造成模塊和電池的損壞，電源輸出部分安裝了自恢復(fù)保險(xiǎn)元件，過流時(shí)自恢復(fù)保險(xiǎn)元件關(guān)斷，故障消失后該元件恢復(fù)導(dǎo)通。測控部分的電路框圖如圖1所示。


圖1　測控部分的電路框圖