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大功率智能充电器与开关稳压电源的研究及设计

作　者: 胡菊芳
导　师: 胡义华；潘永雄
学　校: 广东工业大学
专　业: 物理电子学
关键词: 铅酸蓄电池充电器开关稳压电源 P89LPC933 SG3525 四阶段充电控制策略抗干扰技术程序模块间的远程拦截技术
分类号: TM910.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

常规铅酸蓄电池充电器充电控制策略过于简单,容易造成过充、欠充,缩短电池的使用寿命,而且多采用小电流慢充方式,导致充电时间长,效率低,使用很不方便。我国市场上所谓的数字式开关电源一般其实只具有数字显示,其内部的控制系统还是普遍采用模拟控制,存在控制电路复杂、调试灵活性差、抗干扰能力差、输出电压电流调节不方便等固有缺点。另一方面,目前对铅酸蓄电池充电器和数字开关稳压电源的研究都是独立的,人们使用的铅酸蓄电池充电器只能给蓄电池充电,开关稳压电源也只有稳压的功能,不具备对蓄电池的充电功能。本文对一体化大功率铅酸蓄电池智能充电器和数字开关稳压电源进行了研究和设计,主要内容如下:1.分析了目前铅酸蓄电池充电器和开关稳压电源中存在的各种不足,指出了本论文研究和设计工作的意义。2.对电源系统的主电路进行了设计,利用工作原理对主电路的各组成部分的关键元件(电感、电容、二极管、MOSFET等)的参数进行理论计算。3.设计了基于P89LPC933 MCU和PWM专用芯片SG3525的智能控制电路,具有完善的稳压稳流、电流电压采样、保护电路、声光报警、人机界面等功能。4.对整个电源系统的软件结构按模块功能进行了规划设计,在消化了国内外铅酸蓄电池充电技术的基础上,采用了一种铅酸蓄电池四阶段的充电策略。5.深入分析了电源系统中各种电磁干扰的来源以及可能引起的后果,对电源系统的硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术进行了深入的研究。使整个电源系统有较好的电磁兼容性。提出了一种基于程序模块间的远程拦截技术的软件可靠性设计方法。6.详细地介绍了整机电路中关键元器件和关键电路的调试方法,对系统的充电和稳压效果进行了测试,以及老化测试,耐压和输出短路测试等。最后文章对全文进行了总结,并提出了若干有待进一步深入研究的问题。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章绪论  13-20
  1.1 本课题的选题背景和来源  13-14
    1.1.1 选题背景  13-14
    1.1.2 课题来源  14
  1.2 铅酸蓄电池充电器及开关稳压电源的研究现状  14-17
    1.2.1 铅酸蓄电池充电器的研究现状  14-15
    1.2.2 开关稳压电源的研究现状  15-17
  1.3 论文意义  17
  1.4 论文的主要研究内容  17-18
  1.5 论文的结构安排  18-19
  1.6 本章小结  19-20
第二章充电器与开关稳压电源主电路的设计  20-27
  2.1 充电器与开关稳压电源的技术指标  20
  2.2 主电路的整体设计  20-21
  2.3 全桥整流滤波电路的设计  21-22
    2.3.1 整流二极管的选择  21-22
    2.3.2 滤波电容器的选择  22
  2.4 半桥式逆变电路的设计  22-23
  2.5 功率开关管的选择  23-24
  2.6 整流滤波输出设计  24-26
    2.6.1 输出整流二极管的选择  25
    2.6.2 输出滤波电路的设计  25-26
  2.7 本章小结  26-27
第三章充电器与开关稳压电源智能控制电路的设计  27-43
  3.1 智能控制电路的系统结构  27-28
  3.2 P89LPC933MCU资源分配  28-30
    3.2.1 P89LPC933MCU芯片简介  28-29
    3.2.2 P89LPC933MCU的I/O端口分配  29-30
  3.3 电源模块PWM控制电路  30-35
    3.3.1 PWM专用芯片SG3525A的工作原理  30-34
    3.3.2 SG3525A脉宽调制及驱动电路  34-35
  3.4 电流采样与电压采样电路  35-37
    3.4.1 电流采样电路  35-36
    3.4.2 电压采样电路  36-37
  3.5 热保护电路  37-40
    3.5.1 电池温度检测电路  37-38
    3.5.2 电源功率管温度检测电路  38-39
    3.5.3 高频输出变压器温度检测及风冷电路  39-40
  3.6 人机交互界面  40-42
    3.6.1 LED数码显示电路  40-41
    3.6.2 键盘扫描电路  41-42
  3.7 本章小结  42-43
第四章充电器与开关稳压电源的软件设计  43-53
  4.1 系统软件总体结构  43-44
  4.2 充电策略与软件设计  44-48
    4.2.1 国内外铅酸蓄电池的充电技术  44-45
    4.2.2 铅酸蓄电池的四阶段充电策略  45-47
    4.2.3 智能充电器的软件设计  47-48
  4.3 稳压策略与软件设计  48-49
  4.4 PID算法控制  49-50
  4.5 人机界面软件设计  50-52
  4.6 本章小结  52-53
第五章电源系统抗干扰技术的研究与设计  53-70
  5.1 EMI的来源  53-55
    5.1.1 内部干扰源  53-54
    5.1.2 外部干扰源  54-55
  5.2 硬件抗干扰技术  55-60
    5.2.1 电源EMC设计  55-59
    5.2.2 PCB布板措施  59-60
  5.3 软件抗干扰技术  60-66
    5.3.1 PC“跑飞”原因及其后果  60-62
    5.3.2 目前PC“跑飞”常见对策  62-66
  5.4 程序模块间远程拦截技术  66-69
  5.5 本章小结  69-70
第六章整机调试与测试结果  70-83
  6.1 整机电路的调试  70-76
    6.1.1 PWM频率及死区时间的调试  70-71
    6.1.2 MOSFET管的开通与关断时间的调试  71-73
    6.1.3 电流反馈回路的调试  73
    6.1.4 吸收电路的调试  73-75
    6.1.5 其他调试注意事项  75-76
  6.2 系统充电和稳压测试  76-81
    6.2.1 充电测试  77-80
    6.2.3 稳压测试  80-81
  6.3 系统安全性测试  81-82
    6.3.1 系统老化测试  81-82
    6.3.2 耐压和短路测试  82
  6.4 本章小结  82-83
总结与展望  83-85
  工作总结  83-84
  展望  84-85
参考文献  85-88
攻读学位期间发表的论文  88-90
致谢  90

大功率智能充电器与开关稳压电源的研究及设计

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