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基于UCC3895与PIC单片机的智能充电器的设计

发布时间:2020-06-30 19:15:12 阅读: 来源:折弯机厂家

采用新一代移相PWM控制芯片UCC3895和PICl6F917单片机,针对常用的铅酸蓄电池设计开发了一种智能充电器,介绍了其硬件设计思路和软件实现方法,并提出了智能控制策略。关键词:UCC3895;PIC;智能充电器

本文引用地址: 引言 现代通讯设备、电子产品、电动车辆、UPS等普遍采用蓄电池作为电源,然而多数充电设备功能单一,通用性差,维护质量低,导致产品的使用效率大大降低。本文采用UCC3895和PIC单片机,针对常用的铅酸蓄电池,设计开发了一种智能充电器。 UCC3895是TI公司生产的专用于PWM移相全桥DC/DC变换的新型控制芯片,可工作于电压模式,也可工作于电流模式,并且可实现输出脉冲占空比从0到100%相移控制,软启动和软停止可按要求进行调节;内置7MHz带宽的误差比较放大器;具有完善的限流及过流保护、电源欠压保护,基准欠压保护、软启动和软停止等功能。 PICl6F917型单片机与UCC3895共同组成控制器部分,相对于仅使用单片机作为控制器的方式,具有响应速度快,控制精度高,软件设计简单,运行稳定等优点。

l 总体结构 如图l,充电器的供电部分采用开关电源,其输入为220V交流市电,整流滤波后,一部分为控制电路的数字器件提供辅助工作电源和参考电压,另一部分经全桥逆变转换为高频交流电,再进行高频整流滤波,为蓄电池提供0~60V脉冲直流电。PIC与UCC3895配合构成闭环控制电路,通过比较用户设定值和采样得到的反馈值,在充电过程中的不同阶段对逆变器进行PWM控制,同时PIC完成显示和报警等功能。

2 硬件设计 1)主电路设计 如图2,充电主电路采用移相控制全桥ZVT—PWM变换技术,利用功率MOS管的输出电容和输出变压器的漏电感作为谐振元件,使FB—PWM变换器四个开关管依次在零电压下导通,实现恒频软开关,减少了开关损耗,可保证变压器效率达80—90%,并且不会发生开关应力过大的问题。

2)控制电路设计 控制电路分为两部分。第一部分为前级控制器,由UCC3895及其外围电路组成,用来生成PWM脉冲,实现对开关管的控制。第二部分为后级控制器,由PIC和TLV5618及其外围电路组成,实现用户设定、采样、显示、计时、报警、主电路通断等充电过程的管理功能。

(1)前级控制电路 引脚电路功能分析 如图3,脚1和脚20是误差放大器的反相输入端和同相输入端,其中脚20外接Uc,Uc是后级控制器送来的输出电压控制信号,经隔离后,在这里作为误差放大器的基准电压。脚2为误差放大器的输出端,内接PWM比较器的非反相端,外接EA与l脚。当充电开始时,充电电流较大,取样电流与设定电流比较后接在PWM的非反相端,从而调节PWM输出脉冲宽度;当充电末了,充电电流较小,充电电压变大,2脚依靠误差放大器反馈控制调节PWM输出脉冲宽度。

脚3为PWM比较器的反相输入端,外接7脚和取样电流电路。充电初始阶段,充电电流较大,电路工作在峰值电流模式下,反馈信号主要由取样电流提供,它与同相端比较后,调节PWM输出脉冲宽度。充电中后期,充电电流变小,充电电压稳定,电路工作在电压模式下,该端接CT(引脚7)上的锯齿波信号。 工作过程原理分析 充电器电压信号由传感器取出,加到UCC3895的1脚。充电初期,电池两端电压很低,充电电流很大,电路工作在峰值电流模式下,电压反馈对控制电路影响比较小,这时电路主要靠电流反馈工作,采样电流VI经过比较后加到PWM比较器的非反相端,IA、IB经过整流后加到PWM比较器的反相输入端,由两者的大小调节PWM比较器输出脉冲的宽度(如图4);充电中后期,电压变大,充电电流变小,电路工作在电压模式下,电压信号加到误差放大器的反相端与设定的基准值比较后送至PWM比较器的非反相端,7脚输出的锯齿波信号接在PWM比较器的反相端,由两者的大小调节PWM比较器输出脉冲的宽度(如图5)。由芯片外围电路可以看出,它具有两个闭环控制调整电路,其一是电压控制闭环电路,电压取样信号加在误差放大器反相端,与后级控制器送来的同相端基准电压比较,产生误差信号,加在PWM比较器反相端。其二是电流控制闭环电路,输出电流取样信号与后级控制器送来的电流信号比较后加在PWM比较器非反相端,它与反相端信号比较后产生控制信号,从而决定输出脉冲的宽度。

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