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标题: HTCA-4818-R01充电器设计 [打印本页]

作者: 胡屠 时间: 2007-9-21 11:35
标题: HTCA-4818-R01充电器设计
HTCA-4818-R01设计说明
一、项目概况：
“三段式”充电器之所以成为市场主流，主要原因就是价格便宜。但是，“三段式”充电模式带来的失水和无温度变化控制，是造成电池寿命短的一个主要原因之一。再加上电路设计的不合理、IC芯片选择的错误，使得充电器的故障率远远高于普通开关电源（一些知名的品牌，年故障率都在百分之几，没有一个是在千分之几的）。
本项目的设计，希望改进充电模式，使大多数使用者的电池失水得到有效控制（通过“慢档”充电），并优化电路，正确选择IC，以达到降低充电器故障。
二、设计目标：
1、使用范围：
环境温度：－20℃～＋40℃
电网要求：～220V±20％ 50Hz±5%
2、额定输出功率：48V/1.8A
3、最高效率：≥80％
4、两档充电曲线
5、温度补偿
三、型号说明
[attach]15586[/attach]
四、充电曲线：
[attach]15587[/attach]
五、温度补偿：

[attach]15588[/attach]

作者: 老顽童 时间: 2007-9-21 12:30
顶胡总一下。

作者: 大林子 时间: 2007-9-21 13:38
留个脚印。

作者: 大林子 时间: 2007-9-21 13:42
留个脚印。

作者: clwjg 时间: 2007-9-21 14:35
我也顶一下，希望做的更好！

作者: zmg666666 时间: 2007-9-21 15:47
支持

作者: 胡屠 时间: 2007-9-21 15:53
标题: 继续
六、原边电路的设计：
原边设计有3个问题需要解决。
1、 UC3842易烧坏问题：
   由于在成车呆的时间不断，发现烧毁的充电器比例最大是UC3842的损坏。MOS管坏，UC3842坏；MOS管不坏，UC3842还坏。一半左右坏的充电器只需要换个UC3842，就恢复正常。查损坏UC3842，芯片7、5脚之间击穿，也既是UC3842的电源击穿。需要保护。环境温度：－20℃～＋40℃ ，芯片得选用UC2842，而不能选用UC3842。
解决办法见下图：
[attach]15592[/attach]
   在UC28427脚上并一18V稳压二极管，同时将电阻R9由普通充电器的2.1~5.1Ω变为200～510Ω，以防止充电器在异常（比如输出短路）时出现的瞬间高压。

2、 MOS管的驱动需要优化：
电动车用充电器已经具备较大的功率，在MOS管驱动方面不能简单的处理，需要根据整个电路所用开关器件的速度和所画电路的水平调整MOS管的开关速度，以求最佳效率和最小EMC。在这方面，无刷控制器的厂家做了大量的工作，而充电器厂，进步缓慢。
[attach]15593[/attach]
如上所示，在门极电路中增加了C9、D4和R1。C9是为了消除或减弱开关时的自激。R7、R1、D4可以使得开、关的时间可以独立调整。
3、电流取样：
绝大多数充电器原边MOS管的电流取样都是直接串连在MOS的驱动回路中。在门极信号通过放大区时，出现开关自激，这是造成充电器效率不高、EMC高的主要原因。解决开关门极信号自激的办法除了上图增加门极电容以外，还有两种办法：
1）、负压电流取样：
采用“安森美”公司的NCP1215，如下图所示，把取样电阻移出驱动回路。
[attach]15594[/attach]
NCP1215是为20W以下的开关电源设计的，驱动能力不够，需要扩展驱动电路。NCP1215内置了专门的轻载降噪电路。价格为UC3842的1.5倍左右，2.1元/片。
  2）、采用门极调制：
[attach]15595[/attach]
这个电路是通过门极驱动信号来产生一个斜波信号来实现功率输出调制。这个电路基本上等效于电流反馈调制的恒功率输入电子变压器电路。在这里，我盼望网友们能多提出些参考意见。

作者: 胡屠 时间: 2007-9-21 16:05
杀猪的渴望有设计能力的兄弟、姐妹们一起来设计这款充电器。

作者: 大林子 时间: 2007-9-21 16:30
胡总考虑周到，我们插不上话。UC3842是容易坏，并稳压管很好，但R9不宜太大，几十Ω就好，数百欧可能会出现低压大功率时，电压压降过大的问题。整流二极管并的电容C9，最好串个电阻，消耗些功率，减少二极管的发热。保护嘛，我用LD7575就不错，很多保护功能都有了，低压，过压，短路，环路失控，电流消隐，绿色模式，降频，待机低功耗，5V失控，等等，电源VCC内部有32V稳压管。
MOS管的驱动优化得很好了，没二话。
电流取样我就知道串电阻和用四脚的MOS管，采用门极调制只在大功率机上用，在这里用好像测不到电流，短路的时候可能不好处理，失去了单周限流的电流型的优点。

作者: 胡屠 时间: 2007-9-21 16:40
LD7575价格多少？我不希望我们的设计最后被充电器厂的笑：就你那成本还想做市场？除了驱动能力比3842差点外，性能可是高出一大块，尤其是有高压检测和过载延时。
门极调整方案是按最大输出功率功率设置最大导通宽度。它的最大风险还不是重载，而是在短路或者说变压器内续流不完有较大残流时，这时就会出现大的导通电流烧坏MOS管。大林说话了，还有那位继续？杀猪的感激不尽。

[ 本帖最后由胡屠于 2007-9-21 17:00 编辑 ]

作者: 大林子 时间: 2007-9-21 17:04
7575应该是两块多吧，忘记了，功能多，卖点多，市场也不小吧。还能从300V线上启动，省了启动电路。

作者: 胡屠 时间: 2007-9-21 17:11
我记得“安森美”也有这么一款，叫NCP1200,价格可是近5元。刚才询问了LD7575的价格，的确是2.00(不开票）。那么，我想采用LD7575做设计，因为它具有过压过流保护。在这里，强烈要求大林子贡献设计思想。
杀猪的继续用UC3842做设计进行下去，用LD7575的设计等着大林子版主来。

[ 本帖最后由胡屠于 2007-9-21 18:19 编辑 ]

作者: ckks 时间: 2007-9-21 19:06
最好搞出自激式的兄弟们上啊

作者: cheng7799 时间: 2007-9-21 19:49
支持一下!

作者: 信阳得康 时间: 2007-9-21 20:00
密切关注胡屠的作品不会差

作者: 大林子 时间: 2007-9-21 21:03
NCP的东东都贵，性能是不错。
胡总用2842做控制电路了，我只能用LD7575献丑。但7575的应用资料不在家里在，明天贴上应用图。这是它和NCP1203的对照表。

[attach]15602[/attach]

作者: tjlz 时间: 2007-9-21 21:34
支持

:) :)

作者: 1老头 时间: 2007-9-21 22:10
大管G S上面套磁珠。也是一个很好的防止自激方法。

如果前面的驱动能力大 G S 并越小的电阻是越好。

作者: 1老头 时间: 2007-9-21 22:11
最好再加个15v 1/2W稳压管

作者: 胡屠 时间: 2007-9-22 09:23
加磁珠是吸收电磁干扰，加稳压二极管是保护门极过压，都是好措施。但我个人反对驱动能力够的情况下门极电阻越小的说法，因为这是学院派的设计。我坚持认为门极参数需要跟电路板的LAYOUT结合起来，跟MOS管、快恢复二极管实际参数结合起来，最终由调试决定。
   根据工程经验，导通时以不出现负电流最好，关断以驱动能力极限确定，越快越好，当然，关断出现的高压不得超过MOS的标称电压。
   我在前面说的开关自耦，指的是门极进入放大区，产生的自耦现象。见下面的图。
[attach]15640[/attach]
[attach]15641[/attach]
   当门极电压VG进入放大区，此时IR2电流产生，在电阻R2上产生电压，该电压使得VG下降，VG下降由造成IR2下降，IR2下降又促使VG上升，形成了IR2的高频振荡。由于MOS管内部的寄生电感和电路板线路电感的存在，这个振荡电流的峰值会很大，甚至几百安培。早期用MC33035制作的无刷控制器，采用低端PWM调整，就存在着这样的现象，因此可靠行不高。现在的无刷控制器都采用高端PWM调制，在线路上就避免了电流反馈电阻造成的自耦振荡。
   由于采用UC2842、LD7575芯片，不能实现NCP1215（正品价格在4～5元，可以批量供货。水货2.1元，无法保证批量供货）那样的负电压采样电路回避采样电阻造成的自耦振荡，我们就只能想办法削弱这个振荡。
   1、降慢开关速度；
   2、增加消振电容；
   3、降低反馈电压。
   在下面，杀猪的将重点阐述如何在使用UC2842时降低反馈电压。

[ 本帖最后由胡屠于 2007-9-22 09:43 编辑 ]

作者: 大林子 时间: 2007-9-22 10:25
我顶多是加个G极电容，如何降低MOS管的结电容反传电压，我倒是想看看。

作者: 1老头 时间: 2007-9-22 12:04
班主分析的很深呀，，

作者: 胡屠 时间: 2007-9-22 13:11
3、电流取样：
3）、减小门极自耦：
[attach]15642[/attach]
   如上图所示。做为电流反馈电路，由R8、R7、C5组成，这是一个降压电路。如果说IS最高电压为1V，那么，在电流取样电阻上的电压就比1V更高，自耦反馈就更强。这样的设计不仅“科林”如此，“西普尔”同样如此，因为他们根本就不在乎这所谓的“自耦”振荡。
   由于UC2842芯片内部已经确定了VIS的最大值为1V，如何降低这个值，比如将这个值降到0.2V，这样就将自耦衰减5倍。VIS值的下降，带来的另外一个影响，就是副边的反馈灵敏度也需要随之提高，这个问题也不是问题。
[attach]15643[/attach]
   如上所示，取消电流反馈的分压电阻，在闭环控制电流增加+5V偏置输入。由于IS设定最大的时候，是光耦U2关断的时候，它的等效电路如下。
   通过加偏置加入+5V，在反向运算放大的工作下，将IS的设定压到我们需要的设定值。设R11=1K，R9=5.1K，R6=10K，VD（二极管压降）=0.6V，则
VIS=2.5×R6×(1/(R9+R11)+1/R6-1/R7-2VD)/3
求得R7=2.92(K)
[attach]15644[/attach]
上述电路在杀猪的设计的48V/12V（8～20A）转换器上批量生产过，可靠性相对较高。

[ 本帖最后由胡屠于 2007-9-22 13:14 编辑 ]

作者: 大林子 时间: 2007-9-22 14:04
的确没想过去降低电流反馈的电压，见别人这么用我们都以为是可以降低取样电阻上的功耗，愧呀！如果我用7575做，胡总的方法估计用不上，还好电流反馈电压只有0.85V.凑合。

作者: 胡屠 时间: 2007-9-22 14:26
当初设计30A的转换器，温升极高，想降低温度，就必须想办法降低开关功耗，也是被逼的。
技术性能都想兼顾，就不能兼顾成本。我在这里抛砖引玉，只想一起设计个专业厂家不会说三道四的图纸出来。
如果诸位认同我前面所说，我们就进行下面的设计。

作者: 大林子 时间: 2007-9-22 14:57
可以，想得周到，下一步吧。我设计30A转换器的电流取样时，用的康铜丝，两根并联，发热才能接受。

作者: 老顽童 时间: 2007-9-22 15:21

原帖由胡屠于 2007-9-22 14:26 发表
当初设计30A的转换器，温升极高，想降低温度，就必须想办法降低开关功耗，也是被逼的。
技术性能都想兼顾，就不能兼顾成本。我在这里抛砖引玉，只想一起设计个专业厂家不会说三道四的图纸出来。
...

不知道胡总用的着不，用冷堆降温或者恒温，但成本要加大许多。廊坊有个专门生产的合资企业。

作者: 大林子 时间: 2007-9-22 15:29
冷堆是嘛玩艺，是不是热管散热。

作者: 胡屠 时间: 2007-9-22 16:58
七、补充方式的确定：
1）、恒压转浮充
当充电电压到达一个电压值时，稳定电压，等待电流下降到200mA±50mA，转到浮充电压。这里不多做阐述。
2）、脉冲补充
就是当充电压到达最高值时，关闭充电电流，等电池电压回到浮充电压时，又开始充电，形成慢脉冲充电方式。这是一些专业给铅酸电池充电的芯片采用的方式，这种方式有利于打破电池之间的补平衡。本人也专门用三段式充电器和脉冲补充充电器做过对比实验，效果很明显。科林的正脉冲充电器也是这样的工作模式。
[attach]15653[/attach]
这是TI的铅酸电池充电芯片BQ2031的充电曲线。
[attach]15654[/attach]
这一点至关重要，希望大家能给我一个明确的方案。

[ 本帖最后由胡屠于 2007-9-23 10:28 编辑 ]

作者: 胡屠 时间: 2007-9-23 11:08
久等不见回应，杀猪的只好自言自语：这里没有MM，真的没劲！

作者: 胡屠 时间: 2007-9-23 12:10
多格电池充电、串联充电，根据电池的使用场所不通，充电模式不同，但有一个基本任务是不能放弃的，那就是平衡电池容量。由于不同浓度的铅酸电池，最后处理的电压值是不一样的。比如汽车起动电池，浓度为1.2；电动车电池，浓度为1.28~1.32。浓度越高，浮充电压和补充电源都要求高。还有一点也需要明白，充电电流越大，附加化学电势越高，电池越容易失水，同时要求的充电电压就越高。
   [attach]15669[/attach]
   高级的充电器，是通过－△V来判断电池是否充满，这样不论电池容量如何、环境温度如何，都能得到保证，如上图曲线所示，并通曲线回落来保证串连电池容量平衡。我们无法判断－△V时，如何保证？就是模拟理想电池曲线充电。如下图所示。
   [attach]15670[/attach]
   当我们以C/5充电到恒压点时，电池容量只有75％～80％，当我们限压时，充电电流向C/100靠近，电池区域充满。如果我们再C/100以上就转回浮充，电池没有得到平衡。如何才能平衡呢？必须进入电池的－△V，才能打破不平衡。如下图所示：
   [attach]15671[/attach]
   又要防止失水，但也不能失去串连充电的根本。
   一家之言，海涵海涵。

[ 本帖最后由胡屠于 2007-9-23 12:43 编辑 ]

作者: 胡屠 时间: 2007-9-23 17:36
兄弟们，还搞不？

作者: 信阳得康 时间: 2007-9-23 19:40

能和你搭上话的没几个人如果这几个人忙了，你就自言自语吧，我们看的都很吃力。顶你了！

作者: 胡屠 时间: 2007-9-23 20:03
谢谢谢谢，否则俺找个MM多的论坛煽情去了。

作者: 大林子 时间: 2007-9-23 22:30
胡总电池充电理论了得，好多月出几万三段充电器的厂家都不一定懂--------他们就爱拿一个来抄，一模一样做，照样发横财，NN的。
   不理解“通过曲线回落来保证串连电池容量平衡”这句，一般的充电器都不考虑电池平衡吧？他们认为那是电池自家的事，或者干脆说不懂什么做，做不到。
   没有高精度AD，我可没想过在小充电器用－△V检测，现在手上有上KW的充电器用了单片机，看来可以试试用这方法，不知电压下降的程度大约为多少？是不是出现－△V时说明电池已过充？
   当然搞！充电理论别说太多，直接用电路来实现充电曲线和温度补偿吧。

作者: sheji 时间: 2007-9-24 00:27
电压回落，绝对是精髓。（如能掌握这个回落点，冲电器水平会飞到另一个层次）
有一点，至少我遇到的铅酸类电池，绝大多数回落不明显，同品牌就算同批次电池离散也很大。甚者，相当多的铅酸电池还几乎没有电压回落（一定电流的充电过程中）。
以前没有很多的时间和较多的试验样品进行更详细的研究，有些手段没有继续进一步验证。
对于电池组，只要本身一致性较好，还是有办法找出这个转折点的。通过区间性的调节充电电流（电压）使得回落点明显，从而侦测转折点。
作为产品，无疑要适用于所有同类对象，否则必将失败。这就需要花大量的力量去做各种类型的电池试验而得到这些电池的“在确定条件下”的特性曲线以及变动趋向。

诸位设计充电器，无疑会涉及到“怎么冲”这个问题。这个“怎么冲”，不是设计出来的，而是试验加推断加验证得出的。没有“理想的办法”，多先进的线路设计也只会是花架子。

作者: 胡屠 时间: 2007-9-24 08:28
铅酸电池这个玩意不是什么新鲜玩意，绝大部分特性人们早已知悉，就看做设计人肯不肯学，肯不肯科学的设计产品而已。
十几年前在学习做邮电电源设计的时候，公司经常请国内外知名学者专家来讲课，很多东西十几年来没有什么大的变化。现在唯一的要求就是如何在低成本下设计出高性能的产品，这不是谁都能做到的。一个设计，不把你的设计依据写清楚明白，在总工室立项是很困难的。所以，在这里不是卖弄，一是习惯，二是告诉一些网友，搞项目该怎么搞，才有得到保证。

作者: 胡屠 时间: 2007-9-24 09:17
其实，ABT先生在设计充电器时，已经谈到了－△V检测了，用10位AD，他老先生也能做到这样的检测，为电动车充电器开了先河。

作者: clwjg 时间: 2007-9-24 09:42
－△V检测在镉镍电池充电时是经常用到的，这种电池的负电压斜率非常明显，后来的镍氢和锂电池就没法使用了，因为变化太小，不好检测，不知道铅酸电池的负电压斜率是否容易检测？

作者: 胡屠 时间: 2007-9-24 09:50
电流越小，就越明显。

作者: sheji 时间: 2007-9-24 12:01
原来各位都已经掌握了充电最佳（起码是较为理想）的数据了。而且不仅仅是定性，关键是已经掌握了定量参数。
如此，我就不多言了。
希望你们能够顺利做出电压回落式充电器。

另回39楼，镍氢是可以的。

作者: 胡屠 时间: 2007-9-24 12:55
回落式充电器也得等我用单片机来设计。

作者: 大林子 时间: 2007-9-24 13:47
好吧，胡总的下一版充电器就用－△V检测吧

作者: 老顽童 时间: 2007-9-24 15:26
坚决支持你们合作，我第一个报名做版本测试

作者: 信阳得康 时间: 2007-9-24 16:03

作者: 胡屠 时间: 2007-9-25 08:36
标题: 八、电路图
[attach]15708[/attach]

[ 本帖最后由胡屠于 2007-9-25 08:54 编辑 ]

作者: 大林子 时间: 2007-9-25 08:54
不错，长的和科林的差不多，一样看不到电流检测电阻，又是恒功率源。温度补偿怎么能保证是刚好合适的？NTC电阻是非线性的。

我做过24V的充电器，用的是750W恒功率输出，最大电流35A，在电池电压21V时是35A，在24V时是31A，在26V时是28.8A，在29时只有25.8A了。

作者: 胡屠 时间: 2007-9-25 09:18
模拟电路要想做到大范围精确补偿，的确很难，只能做到一个范围精确补偿，超过范围，叫“有补偿”。
当初老先生提出电流“快慢档”，电压“高低档”。窃以为，档位太多，不是普通老百姓的福，所以将电压“高低档”搞成温度补偿。

[ 本帖最后由胡屠于 2007-9-25 09:22 编辑 ]

作者: hf008 时间: 2007-9-25 10:03
这里好热闹 ! 我想到充电器的一个重大改进! 不想直接贴在这里. 除非让我也参加试用. 楼主尽快跟我联系啊!

作者: hf008 时间: 2007-9-25 10:04
我可以让你的设计成为全国销量最大的充电器!

作者: 胡屠 时间: 2007-9-25 10:13
谢谢HF008，我没有想过要卖充电器。这里的设计，只是吃饱了没事做。您如果愿意参加进来，热烈欢迎您。

作者: hf008 时间: 2007-9-25 10:34
一旦你做到最好, 为什么不能卖啊 ! 只是觉得这里说明白了, 应该可以一统天下的东西, 就白送人了, 有点不甘心...

作者: 胡屠 时间: 2007-9-25 10:45
九、电路组成原理及电路计算
一）、电路原理框图：
[attach]15711[/attach]
关于正脉冲的工作频率，杀猪的将测试“科林”正脉冲的工作频率，做为设计的参考，届时将“科林”的测试波形公布出来。

[ 本帖最后由胡屠于 2007-9-25 10:56 编辑 ]

作者: hf008 时间: 2007-9-25 10:54
楼主: 你的名字太难听了, 收短消息啊

作者: 胡屠 时间: 2007-9-25 11:01
哈哈哈，还好，您没有看见我的人，不然您会高喊：丑不是过，出来吓人就是错。

作者: 老顽童 时间: 2007-9-25 19:40

原帖由 hf008 于 2007-9-25 10:54 发表
楼主: 你的名字太难听了, 收短消息啊

孤陋寡闻了不是？不知道中国历史上有许多版本的著名戏剧喜剧“屠夫状元”？那个被皇上点了状元的杀猪的就姓胡，人称胡屠。

作者: 大林子 时间: 2007-9-25 22:47

原帖由 hf008 于 2007-9-25 10:34 发表
一旦你做到最好, 为什么不能卖啊 ! 只是觉得这里说明白了, 应该可以一统天下的东西, 就白送人了, 有点不甘心...

做的最好不见得一统天下吧，行业里能一统天下的是便宜货。

作者: 大林子 时间: 2007-9-25 23:31
既然是公开设计，图纸为怎么这么糊呀，而且没元件值。

339四比较器，一个产生三角波，另一个把三角波和反馈电压比较，产生宽度自动受控的100HZ方波加到控制回路中，形成脉冲充电效果。另两个比较器组成施密特比较器，只在电压充到设定的恒压点时工作，对恒功率级进行频率很低的开关控制，达到恒压补充的目的。

的确是比较合理的设计，从科林搬过来的？

作者: 1老头 时间: 2007-9-26 01:11
标题: 很好的设计
很好的设计。如果是充电曲线的话，我画的对不？（当然Y 坐标得改刻度）

[ 本帖最后由 1老头于 2007-9-26 01:49 编辑 ]

作者: 胡屠 时间: 2007-9-26 16:36
诸位，不是没有元器件，而是我想跟大家一起来计算这些元器件，绝对没有什么保密的说法，每个器件都将公开，但有一点我无法公开，因为本人不会计算变压器（哈哈哈哈，望原谅）。还有，这不是什么从科林那里搬的，我可不认识科林的设计人员，得不到他们的内部图纸。
老先生，你画的是最佳曲线，这个曲线非计算机不能完成。
昨天回家，带了4只科林充电器，2只正负脉冲2只正脉冲充电器，用示波器看充电电流波形。

[ 本帖最后由胡屠于 2007-9-26 16:42 编辑 ]

作者: 大林子 时间: 2007-9-26 21:09
好的，怎么时候开算？变压器留给我好了。

作者: 胡屠 时间: 2007-9-26 23:07
得等我回单位，回家后什么也干不了。

作者: 胡屠 时间: 2007-9-27 18:50
昨天测试了科林的充电器，我想会给我们很大的启发。
1、正脉冲充电器，充电器过程为周期1S占空比80％的正脉冲。补充为脉冲补充，高压与浮充电压之间。
2、负脉冲充电直流，补充正负脉冲。

作者: 大林子 时间: 2007-9-27 20:59
的确和一般的三段式不一样。

这里用100HZ的脉冲频率是不是太高？

作者: 胡屠 时间: 2007-9-27 21:11
说得有道理，咱们是不是降十倍，比如10HZ?或者说就直接搞成1HZ的。我在电路设计中还加入了占空比随电压增加占空比减小的功能。

[ 本帖最后由胡屠于 2007-9-27 21:13 编辑 ]

作者: 侠客981 时间: 2007-9-27 23:57
好啊.

作者: 大林子 时间: 2007-9-29 08:48
频率低些好控制，太高了估计3842反应不过来。

胡总可能忘记了这里还有个末做完成的充电器

作者: whwg 时间: 2007-9-30 16:43
希望能早日看到一款又好又价格合理的冲电器

作者: 科林充电器 时间: 2007-10-1 18:19

作者: 胡屠 时间: 2007-10-3 15:27
不敢忘，今天回到公司了，准备后面的计算工作。

作者: 大林子 时间: 2007-10-3 16:38
原来是出差了。

作者: 胡屠 时间: 2007-10-3 19:14
二）、电路计算：
1、原边MOS管电流检测电阻：
原边限流电阻的大小跟变压的电感、工作频率和所需要的输入功率有关。输入功率P遵循下面的公式：
P=1/2*L*Im2/T——式1 L－变压器原边电感，Im－限流值，T－工作周期
而Im＝VIS/RS——式2 VIS为TL3842内部电流设定值，RS为电流取样电阻
由于电路和元器件确定后，VIS、RS、L和T都固定不变，因此输入功率P就恒定不变，跟电网电压无关。
做为“单端反激式开关电源”，要求原边的导通占空比不得大于50％，以保证在关断结束后变压器内不得有残流。根据这一准则，计算最大RS阻值。
P=1/2* Im*U*TON/T 令P=80W，U=300V，TON/T=1/2
则Im =4*80/300=1.067（A） RS=0.2/1.067=0.187（Ω）
实际值将比计算的小，这取决于变压器的设计和工作频率。由于我们采用了降低VIS的设计，采样电阻的功耗将降低到原来的1/5，既普通充电器用2W的电阻，在这里就只需要0.4W。故，采用1026的表贴电阻3～4只并联，以减小功率电阻回路的电感，同时，通过调整VIS的大小来实现准确的限流。
参考西普尔的设计，RS取4只1206/0.33Ω并联。最终确定由实验确定。
2、门极驱动电路去耦电容：
1）、去耦电容：原边MOS管选用KHB7D5N60F，查得其输入电容最大为1550pF，因此取去耦电容为4700pF。
2）、门极正向电阻暂定为100Ω，反向电阻定为10Ω。
3、工作频率：
工作频率定为65KHz，RT=16KΩ，CT=2200Pf
4、电流采样滤波：
滤波时间参数取1μS，滤波电阻510Ω，滤波电容2200pF

[ 本帖最后由胡屠于 2007-10-4 08:59 编辑 ]

作者: 胡屠 时间: 2007-10-3 19:30
另外，从《ABT6502原理》文章中摘下下图，将会影响后面的设计变化，希望有兴趣哥们发表对图形的看法。很多人说这里没有技术，我不反对。因为技术二字因人而异，对于高手们，本来这里狗屁都没有。但是，我期望我的努力，至少能让自己看清一些东西。
[attach]15871[/attach]

作者: 林冬雨 时间: 2007-10-3 19:53
请胡总解释一下，上升曲线代表什么？下降曲线代表什么？

作者: 胡屠 时间: 2007-10-3 20:10
我个人以为，这张图表征两特性：
1、充电电流C(A)VS电池电压；
[attach]15876[/attach]
2、充电电流C(A)VS气体复合缕。
[attach]15875[/attach]

作者: 林冬雨 时间: 2007-10-3 20:17
看X轴代表电流，Y轴代表电压，是吧？

作者: 林冬雨 时间: 2007-10-3 20:27
看明白了，图1是电压电流曲线，图2是气体复合效率曲线，谢谢胡总的解释。

作者: 胡屠 时间: 2007-10-3 20:29
第一张图是您说的那样。我想这个电压应该是个稳定电压，反过来说，就是在一定的电流下充电，会出现一个最后电压，并不是电池的电压可以无限升高。比如常用的12V电池浮充电压为13.8V,对应单格电池电压2.3V，从第一张图得到充电电流为0.003C，如果是10AH电池，就是30mA，我想这就是浮充电流吧。

作者: 林冬雨 时间: 2007-10-3 20:31
再次感谢胡总的解释！

作者: hf008 时间: 2007-10-4 06:31
请教胡总：　现有的负脉冲充电方法能实现的最快充电速度能做到多少啊？

作者: 胡屠 时间: 2007-10-4 08:58
我见到的文章，国内能做到1小时。

作者: hf008 时间: 2007-10-4 17:16
再请教　科林充电器，胡总等感兴趣的朋友：　　
　　我知道1小时快速充电是指镍类的电池，铅电池也能做到？　希望能有实用化的充电器电路设计。

作者: z123w 时间: 2007-10-5 23:06
是高手啊，现在项目进展到哪一步了？

作者: 胡屠 时间: 2007-10-6 08:47
快速充电充电器只见文章，没有接触到实际的产品，无法具体谈电路的实施。

[ 本帖最后由胡屠于 2007-10-6 08:49 编辑 ]

作者: 胡屠 时间: 2007-10-6 09:24
5、镜像电压控制：
如前面所述，要求在-20℃时最高充电电压在64V，对应的原边给TL3842的电源VCC要求为18V。那么当VCC＝10V，对应的副边充电电压为64×10/18=35.6V。也就是说，当充电电压低于35.6V，充电器的原边将进入间歇工作。
又由于TL3842的起动电流最大为0.5mA，则起动电阻为300/0.5=600（KΩ）。取值300 KΩ，采用4只表贴电阻串并联。
6、原边控制：
1）、方案一
[attach]15920[/attach]
如上图所示，构成了原边电路的控制电路，以期实现最大功率控制、电压控制和电源的开关控制。
当光耦导通时，TL3842的2脚被强行拉到VRF（5V），VIS=0，此时开关电源停止工作。当光耦关闭，开关电源重新工作。开关电源工作时，通过内部运放组成了比例积分放大电路。
(VO-2.5V)/R4+(VRF-2.5V)/R18+(VCC-2.5V)/R20=2.5V/R19
(VO-2.5V)/R4=2.5V/R19+(2.5V - VRF)/R18+( 2.5V - VCC)/R20
VO=(2.5V/R19+(2.5V - VRF)/R18+( 2.5V - VCC)/R20)R4+2.5V 式3
VIS= (VO-1.2)*2/3
VIS =((2.5V/R19+(2.5V - VRF)/R18+( 2.5V - VCC)/R20)R4+1.3V)*2/3
令VRF=5，则
[attach]15922[/attach]
从式4可以看到，电流设定值VIS跟VCC呈负线性函数。而输出功率又与VIS的平方成正比，因此，输出功率将P -VCC2。假设充电电压42V时输出功率95.76W（参考科林正负脉冲充电器），令R19=20 KΩ，R20=510 KΩ，通过改变R4、R18，计算了3个充电曲线方案，如下图所示。
[attach]15921[/attach]
IC1：R4=20 KΩ，R18=16.362 KΩ
IC2：R4=10 KΩ，R18=12.8 KΩ
IC3：R4=5.1KΩ，R18=9.03 KΩ
选择曲线IC3，R19=20 KΩ，R20=510 KΩ，R4=5.1KΩ，R18=9.03 KΩ

[ 本帖最后由胡屠于 2007-10-6 09:27 编辑 ]

作者: 胡屠 时间: 2007-10-6 17:04
2）、方案二：
方案一采用的是光耦导通关断，在充电器上电的时候，尤其是输出端悬空时，会出现较大的瞬间冲击。普通三段式充电器都存在着这个问题。科林充电器在这点做了较好的改进，在这里借鉴科林的电路。如下图所示。从式4可以得到：
[attach]15923[/attach]
当光耦导通时，R19’=R18∥R19。从式5可以看到，改变R19可以改变VIS值。当R19变小时，VIS增大，既光耦导通，输出功率变大。
取R18=8.2 KΩ，R20=300 KΩ，R19=47 KΩ，R4=4.3 KΩ，R1=30 KΩ。
当光耦关断时，ICOFF电流很小；当光耦导通时，电流满足充电要求。如下图所示。
[attach]15924[/attach]

作者: 正好 时间: 2007-10-7 05:01
好.学习中.关注中

作者: 胡屠 时间: 2007-10-7 10:16
7、副边电源设计：
[attach]15927[/attach]
   上图设计是由变压输出提供副边电路的工作电源。这种设计的优点是原副边工作同步，也既是充电器只有插上市电后副边才工作，跟功耗无关，因为充电器为了解决空载噪音，都在副边主电源回路加了负载电阻（3～4.7KΩ），这个负载电阻的功耗大于副边电源所需功耗。
   这种电源设计在我们这个设计中无法使用，原因是当全程正脉冲工作时，将出现一段时间原边停止工作，这是要求副边电源必须在这段时间能稳定运行，尤其是当进入补充阶段，原边停止工作的时间将超过5秒，电源无法正常工作。必须从副边的主电源上取工作电源。依靠电池来提供原边关断时的工作电源。
[attach]15928[/attach]
   如上图所示，由于U1和LM339的静态电流为2mA，其它电路2mA，工作电流合计6mA。充电时OUT+最大值按65V，最小35V计算。U1的最小输入为8V，则R12+R41+R42=(35-8)/10=4.5(KΩ/0.162W)。D13为20V/0.25W稳压管。当OUT+为65V时，流过R12等的电流为（65-20）/4.5=10(mA)，电阻上的总功耗0.45W，因此，R12、R41、R42分别采用1206的1.5 KΩ电阻，总功率0.75W。D13的最大功耗为20×（10-6）=0.08(W)。

作者: 张平安 时间: 2007-10-7 11:02
标题: 电池期望的充电器
胡总：您好！我是张平安。专业做电池的。拜读您的文章，您在电子方面确实很精通、很专业。从电池的角度，我对充电器是这样理解的：3段式充电器基本满足充电要求，但增加一项功能就更好：每隔30天，充电器对电池组进行一次强制均衡充电。均衡充电可以防止电池组出现单只落后或单只电池中的单格落后。均衡充电的电流是电池容量的1/20，时间是电池充饱后再10小时，不限制最高电压。在充电器外壳上要提示用户，均衡充电中不拔电源。如果这点能做到，在平常的循环充电中，转灯电压设置14.5V/12V就够了，整体的电池失水也不严重。
这个方法在UPS电源系统中使用较多，比脉冲效果好。
另外一个就是充电器的不良率，大部分充电器在保修期间的返修率都高达5%以上。不良的充电器对电池肯定有影响，能降低不良吗？1%以内是否能做到。如果做到，我可以推荐20个以上电池厂配您的充电器。

作者: 老顽童 时间: 2007-10-7 11:22
胡总设计的是可以自己设定的，给我们公司设定的是每10小时判断一次进行均衡。

作者: 张平安 时间: 2007-10-7 12:35
均衡充电是不限电压的强制充电，电池组每个月均衡一次最多。均衡次数多了，容易造成失水。电池中电解质饱和度出厂控制在97%，才能实现氧的复合。失水不超过15%，电池一般不造成热失控，超过15%，充电不换灯。
充电器参数最好由你们专家设定，如果让用户设定，也许他们强调的是片面参数，对电池使用寿命未必好。

作者: 胡屠 时间: 2007-10-7 16:19
8、脉冲调制：
[attach]15932[/attach]
如上图所示，由电压比较LM339的2个比较器组成了脉冲调制电路，其中VST为电池电压反馈。
U2A组成了一个锯齿波发生器。R28、R29、R25组成了锯齿波的回差控制，R27、C14组成了锯齿波的时间控制。欲设计锯齿波在1～4V之间，则：
5V×R29/(R29+R28)=4V
5V×(R29∥R25)/( (R29∥R25)+R28)=1V
令R28=10KΩ，则R29=40KΩ，R25=2.667KΩ。取值R29=39KΩ，R25=2.7KΩ。
关于锯齿波周期的计算如下：
t4-t1=-τ×ln(1/4)=3τ t1、t4为充电到1V、4V的时间，τ=R27×C14
令t4-t1=T=1秒，则τ=1/3= R27×C14 如果C14=1μF，则R27=330 KΩ
R26为放电电阻起到保护比较器的作用，取值1 KΩ。
[attach]15931[/attach]
如上图所示，当电池电压反馈VST升高时，比较器输出VMT的正脉冲宽度减小，即光耦导通宽度减小，于是原边开关电源工作时间减小。这样就实现了随电池电压增高，充电电流脉冲变窄。
光耦输出负载为2.5V/30K=0.083(mA)，因此取光耦原边二极管工作电流1mA，确保光耦饱和导通。R24=3K，R22=510Ω
由于原边设计已经进行了电流随电压的衰减，因此在这里不在进行电池电压对占空的调制。只设计成两档占空，实现快慢充电。
改电路使得锯齿在1.667~3.333之间，以减小非线性。当VST=2V时，占空比在80％左右，VST=2.333V，占空比在40％左右。

[ 本帖最后由胡屠于 2007-10-8 16:57 编辑 ]

作者: 胡屠 时间: 2007-10-7 19:25
答张先生：
   个人以为，电动车电池充电跟UPS等在线充电电池的充电方式有着极大的区别。从目前来看，三段式的确可以满足电动车电池的充电，但不是最好的方案。如您所说，一是打破平衡，而是是充电失水。
   去年竞标开利公司的“船用冷藏集装箱备用发动机起动电池充电器”，美方要求电池和充电器的寿命10年。本人的方案就没有采用传统的浮充，而是采用自动掉线定时补充的方案，得到美方好评，也是唯一中标的技术方案。
   我想您说道的定期补充打破电池单格落后的方案，我会在使用单片机设计时完成。

作者: 张平安 时间: 2007-10-7 20:07

原帖由胡屠于 2007-10-7 19:25 发表
答张先生：
个人以为，电动车电池充电跟UPS等在线充电电池的充电方式有着极大的区别。从目前来看，三段式的确可以满足电动车电池的充电，但不是最好的方案。如您所说，一是打破平衡，而是是充电失水。
...

胡总：做好了及时告知，如果不良率能控制，价格合适，我们确实需要配充电器。这不是忽悠，之前没能找到合适的。

作者: ckks 时间: 2007-10-7 23:36
张老师　　能谈谈怎样对4个串联电池进行均衡充电吗，是不是给一个定值的直流电压使劲充，充多久给多少电压。学习中。。。。

[ 本帖最后由 ckks 于 2007-10-7 23:59 编辑 ]

作者: 胡屠 时间: 2007-10-8 18:49
9、间歇补充控制：
[attach]15958[/attach]
由于NTC的非线性，很难实现电池温度的线性补偿，因此，取消温度补偿。间隙补充的电压控制为55.2~58.8V。
10、电路图
[attach]15959[/attach]

作者: 胡屠 时间: 2007-10-8 18:52
设计搞完。
用单片机搞的设计还玩不？

作者: 大林子 时间: 2007-10-8 21:08
这么快就完工了？我还没完全消化，正在研究呢，估计还要几天才能理解。
单片机的先放放下一步再说，用软件实现的东西太专业。

作者: ckks 时间: 2007-10-9 15:58
胡兄　单片机的搞好了　是不是源程序也公开啊，要是能的话小弟我先要一个毕近你是老前辈了，　我我先自己做一个充电器，准备用什么公司的单片机。

[ 本帖最后由 ckks 于 2007-10-9 16:01 编辑 ]

作者: 胡屠 时间: 2007-10-9 16:22
我现在是在电动车厂打工，离开了电子产品生产行业，所以，就设计的源程序，未必实用。我计划用MEGA48单片机。

欢迎光临电动车论坛 (http://www.ev5s.cn/bbs/)