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　　　摘要：該充電器采用開關電源模塊，由微控制器控制，要實現(xiàn)符合電池充電規(guī)律的兩階段充電方式，并考慮了電池故障狀態(tài)時充電方式。

　　關鍵詞：鉛酸蓄電池充電器； 微控制器； 兩階段充電方式

　　目前一部分變電站的直流后備電源采用了12V閥控式鉛酸蓄電池，由于個體差異，有的電池在運行中會發(fā)生電池電壓落后現(xiàn)象，在整組電池均衡充電不能解決這個問題時，則需要單獨對這些落后電池進行處理。原先由于沒有適用的充電器對其進行補充充電，而造成現(xiàn)場維護困難，為了解決這一問題，我們研制了智能化便攜式充電器，經(jīng)過現(xiàn)場工作人員長期使用，證明該充電器使用方便，充電性能及可靠性均滿足要求。鉛酸電池充電一般采用兩階段充電方式，即大電流補充充電階段，均衡充電階段和浮充電階段。在大電流補充充電階段，硫酸鉛轉(zhuǎn)化為負極板上的金屬鉛和正極板上的二氧化鉛，當絕大部分硫酸鉛完成轉(zhuǎn)化以后，電池開始產(chǎn)生過充電反應，此時應大大降低充電電流以避免電池失水或閥控式鉛酸蓄電池密封閥動作，在均衡充電結(jié)束時，充電器應自動轉(zhuǎn)入浮充電狀態(tài)。為了獲得鉛酸蓄電池的最大容量和延長其使用壽命，充電器的輸出特性應該與電池的特性很好地配合。本充電器僅考慮了對電池的補充充電和短時間浮充電，因而未配置測量電池溫度的傳感元件。但變電站的充電機應考慮閥控式鉛酸蓄電池的溫度特性。

1　充電器的硬件結(jié)構(gòu)
　　由于現(xiàn)場使用的12V鉛酸蓄電池的容量大多為100AH，為了滿足一般現(xiàn)場需要，我們設計的充電器最大輸出電流為10A，最高輸出電壓為15V。為了減輕充電器的重量，我們采用美國Vicor DC/DC變換器模塊作為充電電源。該模塊工作效率高，體積小，具有過流和過熱保護，平均無故障時間(MTBF) 高達幾十萬小時以上，通過調(diào)整模塊上Trim 端與V_out (-) 之間的電壓即可調(diào)整輸出電壓，是制作充電電源的理想元件；為了精確控制充電器輸出的電流、電壓，設置和顯示充電參數(shù)，以及實現(xiàn)其它附加功能，我們采用了微控制器測控方案。微控制器選用51系列中的增強型器件W 78E52B，其內(nèi)部有8k 字節(jié)的flash ROM ，256字節(jié)RAM，WDT電路等，性能價格比高。充電器電流測量前端電路采用15A分流器和儀表放大器，蓄電池電壓測量前端電路采用電阻分壓方式，充電電流和電池電壓信號經(jīng)模擬開關送A/D轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字信號，A/D 轉(zhuǎn)換器采用抗干擾能力強的雙積分型7135，其分辨率為41/2 位，轉(zhuǎn)換精度達13位，能夠滿足本裝置的測量精度。Vicor DC/DC變換器模塊的輸出控制采用了具有數(shù)字接口的數(shù)字電位器。微控制器按規(guī)定的時序控制UP/DN，INC和/CS端即可調(diào)整數(shù)字電位器滑動端V_w的位置，從而改變DC/DC模塊上Trim端與V_out (-) 之間的電壓。為了貯存充電參數(shù)、向微控制器提供RTC時鐘信號，我們選用DS12887，該器件由內(nèi)置鋰電池、實時時鐘及114個不揮發(fā)RAM單元組成。顯示及顯示驅(qū)動部分采用0.5寸LED和顯示驅(qū)動電路MAX7219，用于顯示充電電流、電壓值和充電器的狀態(tài)，除此之外，還配置了微控制器電壓監(jiān)視復位電路和散熱風扇控制驅(qū)動電路。為了防止因電池極性反接或電源模塊造成模塊和電池的損壞，電源輸出部分安裝了自恢復保險元件，過流時自恢復保險元件關斷，故障消失后該元件恢復導通。測控部分的電路框圖如圖1所示。


圖1　測控部分的電路框圖