一种单片机控制的铅酸蓄电池充电电源

　　铅酸蓄电池由于其制造成本低，容量大，价格低廉而得到了广泛的使用。但是，若使用不当，其寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，而采用正确的充电方式，能有效延长蓄电池的使用寿命。研究发现：电池充电过程对电池寿命影响最大，放电过程的影响较少。也就是说，绝大多数的蓄电池不是用坏的，而是“充坏”的。由此可见，一个好的充电器对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用。

　　目前比较被认可的充电曲线如图1所示。也即常说的三阶段充电法：在充电开始和结束时采用恒电流充电，中间用恒电压充电。当电流衰减到预定值时，由第二阶段转换到第三阶段。这种方法可以将出气量减到最少，最大限度的保护蓄电池的寿命。

　　传统的3842式充电器性能可靠，价格低廉，但却只能实现充电曲线的前两个阶段，无法实现浮充(涓流)阶段，而且无法实现智能控制。市场上的一些所谓的智能充电器，又无一例外的价格高昂，没有市场竞争力。本文介绍了一种采用单片机做电源管理IC的智能充电器，可以真正的实现三段式充电过程，并且具有状态显示、充电时间控制、报警等功能，而且整机成本不到20元，极具市场竞争力。

　　1 电源设计方案

　　1.1 总体方案简介

　　采用单片机做电源管理IC，瓶颈问题是单片机的运算速度较慢，当负载出现突变时无法及时做出调节，而本例的负载是电池，给电池进行充电的过程恰好不会出现负载突变这个问题，这使得采用单片机作为电源管理IC成为可能。

　　由于本电路的输出功率小于100 W，所以采用反激式拓扑形式，反激式拓扑最大的优点是不需要输出滤波电感，这使得反激式拓扑的成本较低，体积较小。电源管理IC设计在电路副边，由ELAN品牌的EM78P258N单片机模拟，单片机的运算频率设定为8 MHz。EM78P258N是一款具有很高性价比的单片机，其工作频率最高可达20 MHz(外接振荡器模式)，内部设置了4个12位精度的AD转换器、2Kx13位片内寄存器、3个八位、一个十六位计时器和一个PWM波形发生器，具有看门狗功能。电路的初级和次级由变压器进行隔离，变压器不仅结构简单，而且很容易实现初次级3 000VAC的抗电强度。该充电器最高输出约可为45 V/2 A，并可根据实际需要进行调节。本充电器的开关频率设为40 KHz，每个周期被等分为200个部分，PWM每次可以调节1/200个周期，即125 ns。

　　本充电器的电路如图2所示。市电输入经桥式整流后，形成约300 V直流电压。本电路的整流滤波电路与通常有所不同，对蓄电池充电器来说，整流后的100 Hz脉动电流没必要滤除干净，100 Hz的脉动电流对蓄电池充电不仅无害，反而有利，在一定程度上可起到脉冲充电的效果，使充电过程中蓄电池的化学反应有缓冲的机会，防止连续大电流充电形成的极板硫化现象。