智能充電器驅(qū)動電路的研究與設計①

李文萱 趙新華 馮巧紅

[摘 要] 隨著鉛酸蓄電池的發(fā)展，智能充電器的應用越來越廣泛。主要對智能充電器的驅(qū)動電路進行了研究和設計，包括移相諧振控制器UC3875的介紹、EXB840驅(qū)動模塊應用以及看門狗技術電路設計。

[關 鍵 詞] 蓄電池；智能充電器；驅(qū)動電路

[中圖分類號] TM910.6 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）07-0032-01

一、移相諧振控制器UC3875的介紹

UC3875是美國Unitrode公司針對移相控制方案推出的集成芯片，主要電氣特性如下：

可實現(xiàn)0%～100%的占空比控制；欠壓鎖定（UVLO）功能；軟啟動控制功能；4個2A圖騰柱式輸出級；10MHz誤差放大器；啟動電流只有150uA；5V基準電壓可微調(diào)；UC3875具有20個管腳的封裝形式，如圖1所示，主要管腳功能簡要說明如下：

（1）VREF提供+5V基準電源。（2）E/AOUT是片中誤差放大器的輸入口。如果PWM比較器其輸出電壓小于1V時，相移角為0度。（3）EA+，EA-分別是同相、反相輸入端。（4）OUTA，OUTB，OUTC，OUTD是四個輸出驅(qū)動信號端，最大占空比50%。（5）VC電壓為輸出級開關管及偏壓電路的電源電壓。VC超過3V，其電路就能正常工作，VC大于12V，可以獲得最佳性能。（6）VIN是電源電壓。正常工作時，VIN電壓應該大于12V。（7）SLOPE，F(xiàn)REQSET分別是斜率設置管腳和頻率設置管腳，內(nèi)部高頻震蕩器的震蕩頻率決定于接在該引腳和信號地GND之間的電阻和電容的數(shù)值。（8）CLOCK/SYNC為時鐘/同步功能管腳，在多個芯片并聯(lián)工作時，所有芯片都同步于最快的芯片。（9）RAMP為鋸齒波管腳。（10）C/S+為過電流比較器的同相輸入端。（11）SOFT-START為軟啟動腳。（12）PWRGND，GND為電源地與信號地。

二、EXB840驅(qū)動模塊應用

EXB840模塊接線如圖2所示，由于IGBT本身結(jié)構(gòu)和性能的特殊性使得柵射極接線不得超過lm。EXB840是混合IC能驅(qū)動高達150A的600V IGBT和高達75A的1200VIGBT。IGBT的過流保護：IGBT在結(jié)構(gòu)中要加入電流保護設計，由于其允許通過的電流較小，一般不得大于10μs，如果過流，則LED發(fā)亮，輸出過流信號。本畢業(yè)設計中將4個EXB840模塊的所有過流輸出信號連接在一起，只要有一個模塊檢測出過流，則馬上向UC3875的C/S+腳輸出封鎖信號。

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圖1 UC3875管腳圖 圖2 EXB840模塊接線圖

三、“看門狗”技術設計

單片機運行中一旦有干擾就可能失控，進而程序出現(xiàn)問題，最終會導致進入“死循環(huán)”狀態(tài)。為了解決這一情況，在單片機結(jié)構(gòu)中我們采用程序監(jiān)控技術，也就是“看門狗”技術，可以解決程序的“死循環(huán)”狀態(tài)。“看門狗”持續(xù)監(jiān)視程序運行，如果出現(xiàn)問題，則認為程序運行發(fā)生死循環(huán)，然后強迫單片機復位，使得程序返回到開始的位置。

“看門狗”實際上所起的作用等同于特殊的定時器，在它定時時間到達之前需不斷給“看門狗”喂食，不斷對定時器清零；一旦程序跑飛，沒有及時給它喂食，定時器計時到達溢出，強迫單片機復位。本文采用MAX813L和單片機相結(jié)合的方法來防止程序運行跑飛。MAX813L的“看門狗”超時設定時間為1.6s，復位脈沖寬度為200ms。WDI與單片機的P3.0腳連接，程序運行過程中周期性的送出脈沖寬度50ns的信號至WDI，不斷對MAX813L內(nèi)部的定時器清零。

四、顯示電路

充電裝置通過4個八段發(fā)光管顯示充電過程中蓄電池的端電壓，充電電流以及蓄電池溫度。三組數(shù)據(jù)每個5秒鐘輪換依次顯示。如圖3所示，四個八段發(fā)光管通過編碼分別分配了一個地址，50H，58H，60H，68H。通過地址選通控制共陽極的導通，八個引腳則通過8286與單片機數(shù)據(jù)總線相連接。在充電過程中發(fā)生故障，包括電池反接，過電流保護，過熱保護，除了蜂鳴器報警外，在4個發(fā)光管上也顯示相應的錯誤類型代碼。■出錯代碼1表示電池反接；■出錯代碼2表示蓄電池溫度過高；■出錯代碼3表示充電電流過大保護。

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圖3 顯示電路圖

五、總結(jié)

這不僅是科技的進步，也是人們生活水平和環(huán)境需求的提高，越來越多的設備采用電動控制，不可避免地會使用充電裝置。本文主要對智能充電裝置的驅(qū)動電路部分進行研究，采用UC3875芯片和EXB驅(qū)動模塊實現(xiàn)功率管驅(qū)動，對UC3875以及EXB模塊進行了深入的討論。