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基于ST72单片机的快速充电系统

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:介绍一种新型快速充电系统。该系统以ST72单片机为控制核心,以多种蓄电池为控制对象,对蓄电池充电过程进行参数自动跟踪、检测和综合控制,在延长蓄电池使用寿命的前提下,大幅度提高充电速度。
  关键词:充电系统蓄电池单片机
  
  传统的常规蓄电池充电方法都采用小电流的恒压或恒流充电,充电时间长达10~20个小时。为了缩短充电时间,必须对充电过程的充电电流进行控制。许多生产厂家误认为盲目提高充电电流就是快速充电,其实这不但不能提高充电效率,而且会加剧电池的极化现象,升高蓄电池温度,浪费电能,严重损坏蓄电池。根据美国科学家马斯提出的马斯三定律,脉冲充电、脉冲放电可以去除电池极化,减小蓄电池的内部压力、温度和内阻,加快充电速度,实现蓄电池快速充电需采用充-放-充的循环方式。这种模式的快充系统中一般应包括控制回路、充电回路、放电回路。根据充电过程中测得的参数,通过单片机适当调整,保证脉冲电压的(充、放)幅值及充电与放电的宽度比值恒定,可以得出充电效率的最佳结果。
  
  1系统结构
  
  1.1控制回路
  
  ST72系列单片机是法国ST微电子公司最新生产的简单、灵活、低价格的8位单片机,采用了独特的制造工艺和技术,大大提高了抗干扰能力。它专为嵌入式控制应用设计,特别适用于抗噪声干扰高、整体性价比高的控制系统。它具有以下的主要性能:
  
  (1)工作电源电压有很宽的适应范围,从2.4V~5.5V;功耗较低,内部数字看门狗。
  
  (2)丰富的I/O功能,内部带有3个定时器/计时器,有的还多达16个通道的10位A/D转换器,两路脉宽调制多种通信接口,多达12级的中断源。
  
  (3)多种内部程序存储器,除有廉价的OTP(OneTimeProgramming)一次性编程写入还有非常方便的FLASH程序存储器,可以在线编程,易于修改程序代码。存储器的容量从1.5KB~60KB不等,可以满足各种编程的需要。
  
  根据系统功能的需要,选用ST72系列的ST72264G1单片机作控制芯片。该芯片具有4KB的FLASH内部存储器,2路PWM输出,最大时钟频率8MHz,有20个I/O引脚,6个复用10位A/D转换器,有SPI、SCI、I2C三种通信接口。控制回路采用ST72264G1加上液晶显示和键盘接口等;它利用单片机自身的A/D端口,组成电压、电流、温度检测电路。
  
  1.2充放电回路
  
  充电回路是采用一种新型的电源芯片TOP225Y构成的电源电路。该芯片是美国Powergration公司生产的三端隔离式脉宽调制单片开关电源集成电路。它将PWM集成电路和MOSFET功率器件集成在同一芯片中,具备PWM型开关稳压电源所需的全部功能。通过高频变压器使输出端与电网完全隔离,实现了无功频变压器隔离的开关电源的集成化。整个回路具有输出功率范围大、成本低、集成化程度高、电路设计简单等优点。
  
  放电回路则由蓄电池和电阻构成回路,MOS管作为开关,控制放电回路的关断。MOS管的关断由单片机给出控制信号。
  
  智能充电系统的原理框图如图1所示。
  
  单片机根据电压反馈和电流反馈,输出数字电压转换成模拟电压。模拟电压再经过光耦隔离,然后调节电源

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