施密特觸發器在蓄電池充放電控制器中的應用

羅倩倩，李正鵬

（湖北文理學院 物理與電子工程學院，湖北 襄陽 441053）

蓄電池充放電控制器的作用就是防止蓄電池的過充電和過放電，若對蓄電池進行過充，蓄電池容易硫化，嚴重情況甚至爆炸。若蓄電池過放，根據鉛酸蓄電池的放電特性，若放電深度達到容量的10%，循環使用壽命最多500次，有效的防止蓄電池過充電和過放電是蓄電池使用壽命的保證。因此，一款好的蓄電池充放電控制器能夠有效的延長蓄電池壽命。

1 蓄電池的充放電特性

充放電控制器對蓄電池進行充電，蓄電池電壓會逐漸上升，當上升到過充門限電壓值時，控制器斷開充電線路，此時蓄電池得不到充電，電壓會逐漸下降，又回到過充門限值以下。同樣蓄電池進行負載放電時，蓄電池電壓會逐漸下降，當下降到過放門限電壓值時，控制器斷開放電線路，此時蓄電池由于斷開負載電壓會逐漸上升，電壓又回到過放門限電壓值之上，然后控制器檢測到電壓在過放門限值之上，會接通放電線路，對負載繼續放電。如此反復，直到電壓徹底進入過放門限值以下。這樣就形成了對蓄電池的二次過放，會造成蓄電池的很大損壞。同樣，在過充門限值上下切換，也會對蓄電池造成一定程度的損壞。這是不想要的效果。

2 利用施密特觸發器解決問題

如何避免在門限值上下切換這種令人頭痛的問題，可以利用施密特觸發器的特性，將切換工作模式的臨界門限電壓值由一個變成上下兩個門限。從充電狀態切換到過充狀態需要一個較高的門限，這個“較高”是相對于原先的單個門限值來說的；從過充狀態再跳回充電狀態，需要實際電壓低于一個相對原先單門限更低的值，高低門限的差值至少要大于“當控制器在兩種充電模式間切換時造成的前后電壓差值的典型大小”。傳輸特性示意圖如圖1所示。

圖1 施密特觸發器的傳輸特性

3 施密特觸發器的軟件設計

采用軟件方式實現雙門限的觸發方式，稱為“軟件施密特觸發器”。編寫“軟件施密特觸發器”的關鍵要點是明確“兩態”和“兩限”，“兩態”是指當前狀態處于兩種狀態的哪一種。數值當前正從小變大或從大變小，這都是隨機和局部的，并不能以此作為決定當前狀態的依據。唯一有資格決定當前狀態的就是上一次的狀態。根據記錄的當前狀態決定下一步的監測對象，這是最可靠的方法。就拿蓄電池過充為例，假設蓄電池處于過充狀態，那么現在需要監測的就是下門限；一旦電壓低于下門限值，當前的狀態就變成充電狀態。于是，就需要監測上門限了。這里說的“兩限”，就是上下兩個門限。

下面，采用偽代碼實現過充門限施密特觸發器。GCMX_Volt Mode為一全局變量，用于保存上次的狀態結果。G CFH_VOLT是下門限值，GC_Volt是上門限值，Battery_Volt是控制器測的蓄電池電壓值。

if（GCM X_Volt Mode）

{

if（Battery_Volt

{

/S E T_C D Z T_M O D E L //進入充電狀態，執行充電狀態相應動作

GCMX_Volt Mode=0;

}

else

{

SET_GCZT_MODEL//進入過充狀態，執行過充狀態相應動作

}}

else

{

if（Batte ry_Volt>G C_Volt）

{

SET_GCZT_MODEL //進入過充狀態，執行過充狀態相應動作

GCMX_Volt Mode=1;

}

else

{

SET_CDZT_MODEL //進入充電狀態，執行充電狀態相應動作

}

}

4 結語

對蓄電池進行過充和過放保護是充放電控制器的一個重要基本的功能，通過施密特觸發器的軟件實現使蓄電池的保護更加完美、更加完善，能夠有效的延長蓄電池的使用壽命。文中提出的施密特軟件實現方法可以廣泛的應用于需要蓄電池保護的相關產品上，值得推廣。

[1]中國太陽能利用協會.新編太陽能產品設計與太陽能利用新技術新工藝實務全書[M].北京：中國科技文化出版社，2007.

[2]江海波，王卓然，耿德根.深入淺出AVR單片機[M].北京：中國電力出版社，2008.