專(zhuān)利名稱(chēng)：大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大功率智能開(kāi)關(guān)電 源充電機(jī)的控制電路。
背景技術(shù)：
開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，根據(jù)負(fù)載對(duì)電源提出的輸出穩(wěn)壓 或穩(wěn)流特性的要求，利用反饋控制電路，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)功率管來(lái)穩(wěn)定輸出電壓或電流的一 種電源。開(kāi)關(guān)電源以其體積小、重量輕、效率高、輸出穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。目前，對(duì)蓄電池的充電就是開(kāi)關(guān)電源的一種典型應(yīng)用。合理的充電策略對(duì)有效延 長(zhǎng)蓄電池的使用壽命起著至關(guān)重要的作用。常規(guī)鉛酸蓄電池充電器充電控制策略過(guò)于簡(jiǎn) 單，容易造成過(guò)充、欠充，縮短電池的使用壽命，而且多采用小電流慢充方式，導(dǎo)致充電時(shí)間 長(zhǎng)，效率低，使用很不方便。我國(guó)市場(chǎng)上所謂的數(shù)字式開(kāi)關(guān)電源一般其實(shí)只具有數(shù)字顯示， 其內(nèi)部的控制系統(tǒng)還是普遍采用模擬控制，存在控制電路復(fù)雜、調(diào)試靈活性差、抗干擾能力 差、輸出電壓電流調(diào)節(jié)不方便等缺點(diǎn)。另外，目前對(duì)鉛酸蓄電池充電器和數(shù)字開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源 的研究都是獨(dú)立的，人們使用的鉛酸蓄電池充電器只能給蓄電池充電，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源也只 有穩(wěn)壓的功能，不具備對(duì)蓄電池的充電功能。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的控制 電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的穩(wěn)壓、穩(wěn)流輸出，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控、定時(shí)和自動(dòng)切換，同時(shí)檢 測(cè)開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)輸出電壓、電流并同步顯示，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛酸蓄電池組的自動(dòng)充電和智 能保護(hù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是一種大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的控制電路，其特征在于它包括主功率電路、電 源模塊、脈寬調(diào)制模塊、電壓/電流取樣電路、穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微控器、 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、保護(hù)電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、鍵盤(pán)電路和LED電路，其中微控器分別與穩(wěn)壓/ 穩(wěn)流切換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、保護(hù)電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、鍵盤(pán)電路和LED電 路連接；脈寬調(diào)制模塊分別與主功率電路、穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和保護(hù)電路 連接；電壓/電流取樣電路分別與主功率電路和穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路連接；穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換 電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接。所述微控器還與PC機(jī)接口電路連接。本實(shí)用新型提供的上述大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的控制電路，通過(guò)反饋到脈寬 調(diào)制模塊上的取樣電壓值或電流值和根據(jù)負(fù)載要求設(shè)置的輸出電壓值或電流值的比較，來(lái) 調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制模塊的輸出占空比，從而達(dá)到穩(wěn)壓或者穩(wěn)流輸出的目的。具體來(lái)說(shuō)，根據(jù)穩(wěn)壓 或穩(wěn)流的輸出要求，通過(guò)電壓/電流取樣電路和穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路將輸出電壓值或電流 值反饋至脈寬調(diào)制模塊，和通過(guò)鍵盤(pán)、微控器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)置的電壓值或電流值進(jìn)行比 較，從而調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制模塊的PWM輸出；同時(shí)，將取樣電壓或電流通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路送入微 控器，通過(guò)LED電路實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前輸出電壓值和電流值。本實(shí)用新型由于采用了穩(wěn)壓/穩(wěn) 流切換電路，當(dāng)切換至穩(wěn)壓或穩(wěn)流其中一種輸出狀態(tài)時(shí)，在鎖定當(dāng)前輸出狀態(tài)的情況下，仍 可分時(shí)采樣輸出電壓和電流，并通過(guò)LED電路同步顯示。由于設(shè)有實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，可以顯示 工作時(shí)間和設(shè)定穩(wěn)壓或穩(wěn)流輸出的時(shí)間。由于設(shè)置的保護(hù)電路包括過(guò)流保護(hù)電路和電源輸出短路保護(hù)電路，當(dāng)系統(tǒng)過(guò)流或電源輸出短路時(shí)可以進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)，其中過(guò)流保護(hù)電路是 通過(guò)對(duì)輸出電流和設(shè)定的最大電流的比較，來(lái)決定是否關(guān)斷脈寬調(diào)制模塊，以實(shí)現(xiàn)過(guò)流保 護(hù)；電源輸出短路保護(hù)電路是通過(guò)檢測(cè)到電源輸出短路信號(hào)，自動(dòng)關(guān)斷脈寬調(diào)制模塊，以實(shí) 現(xiàn)電源輸出短路保護(hù)。另外，由于該大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的控制電路還設(shè)有PC機(jī)接 口電路，設(shè)計(jì)了與PC機(jī)進(jìn)行通信的接口，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)充電機(jī)的高級(jí)管理。本實(shí)用新型提供 的大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的控制電路具有智能化、低功耗、高效率、成本低、實(shí)用方便 等特點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖2a、圖2b是本實(shí)用新型的電壓取樣電路圖和電流取樣電路圖圖3是本實(shí)用新型的穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路圖圖4是本實(shí)用新型的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖圖5是本實(shí)用新型的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路圖和過(guò)流保護(hù)電路圖圖6是本實(shí)用新型的電源輸出短路保護(hù)電路圖圖7是本實(shí)用新型的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，本實(shí)用新型提供的大功率智能 開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的控制電路的實(shí)施例中，包括主功率電路、電源模塊、脈寬調(diào)制模塊、電壓/ 電流取樣電路、穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微控器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、保護(hù)電路、實(shí) 時(shí)時(shí)鐘電路、鍵盤(pán)電路、LED電路和PC機(jī)接口電路，其中微控器分別與穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電 路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、保護(hù)電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、鍵盤(pán)電路和LED電路連接；脈 寬調(diào)制模塊分別與主功率電路、穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和保護(hù)電路連接；電壓 /電流取樣電路分別與主功率電路和穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路連接；穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路和模 數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接。需要說(shuō)明的是與微控器相連的PC機(jī)接口電路是考慮到對(duì)充電機(jī)進(jìn)行高 級(jí)管理的需要增設(shè)的，當(dāng)不需要此功能時(shí)，上述PC機(jī)接口電路可以省略。該開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)控制電路中的電源模塊、脈寬調(diào)制模塊、LED電路、鍵盤(pán)電路和 PC機(jī)接口電路為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。一般情況下，微控器為單片機(jī)，本實(shí)施 例中，微控器采用89S52單片機(jī)。電源模塊采用專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)電源JS158。脈寬調(diào)制模塊采用 脈寬調(diào)制器SG3525。LED顯示是通過(guò)單片機(jī)控制MAX7219驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。鍵盤(pán)采用4*4矩陣鍵 盤(pán)，通過(guò)74LS21四輸入與門(mén)接入單片機(jī)的外部中斷口，采用中斷方式編程以提高單片機(jī)的 響應(yīng)速度，減少系統(tǒng)資源的消耗。PC機(jī)接口電路采用MAX232實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和單片機(jī)之間的電 平轉(zhuǎn)換。圖2a、圖2b為本實(shí)用新型的電壓取樣電路圖和電流取樣電路圖。其中，電壓取樣 采用直接電阻分壓的方法，由第一分壓電阻R1、第二分壓電阻R2組成的分壓電路對(duì)輸出的 直流電壓Vsa分壓，得到符合要求(滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換的輸入要求)的電壓，即取樣電壓Vso。第 一分壓電阻Rl —端與輸出電壓Vsa連接，另一端與第二分壓電阻R2、濾波電容Cl連接，并 接至取樣電壓輸出Vso;第二分壓電阻另一端和濾波電容Cl另一端連接，共同接入地GND。電流取樣電路由霍爾電流傳感器和放大電路組成，輸出的直流電流Isa經(jīng)霍爾電 流傳感器輸出后，再經(jīng)放大電路放大，得到取樣電流Iso。采用霍爾元件對(duì)電流取樣精度高、 線性度好，還可以有效的避免插入損耗。本實(shí)施例中采用的霍爾電流傳感器是CHB-200S，其額定電流是200A，測(cè)量范圍為0 士300A;放大電路采用放大器0P07。具體電路連接如 下(1)霍爾電流傳感器部分CHB-200S的“ + ” “_”端為其雙電源供電端，其中“ + ”連 接+15V電源，“_”連接-15V電源；“M”端為其電流輸出端，直接接入第一放大器Fl的同相 輸入端3腳。測(cè)量電阻Rm和濾波電容C2并接在一塊，一端和CHB-200S的“M”端連接，另
一端接地GND。(2)放大電路部分第一放大器Fl采用雙電源供電，其4、7腳為-5V與+5V電源 端，分別接-5V與+5V電源，并通過(guò)0. IuF的濾波電容C3、C4接地GND ；1、8腳為其失調(diào)電壓 調(diào)整端，通過(guò)電位器Rsl連接在一起，Rsl的可調(diào)端接至+5V電源；2、3腳為其差分輸入端， 其中2腳為反相輸入端，通過(guò)電阻R3接地GND ；3腳為同相輸入端，直接接入CHB-200S的 “M”端；6腳為其輸出端，即電流取樣電路的取樣電流輸出Iso，通過(guò)電位器Rs2接至反相輸 入端2腳。0P07的4腳未定義，故懸空。圖3所示為本實(shí)用新型的穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路圖。微控器MCU通過(guò)控制第一雙D觸 發(fā)器U1、四雙向模擬開(kāi)關(guān)U2來(lái)進(jìn)行穩(wěn)壓、穩(wěn)流的選通切換，選通后的輸出作為脈寬調(diào)制器 的反饋輸入信號(hào)；同時(shí)，當(dāng)通過(guò)四雙向模擬開(kāi)關(guān)U2切換至穩(wěn)壓或穩(wěn)流其中一種輸出狀態(tài) 時(shí)，在鎖定當(dāng)前輸出狀態(tài)不變的情況下，為了保證對(duì)穩(wěn)壓輸出或穩(wěn)流輸出時(shí)電壓值和電流 值的采樣顯示，微控器MCU還通過(guò)控制單八路模擬開(kāi)關(guān)U3來(lái)進(jìn)行電壓、電流的分時(shí)選通切 換，選通后的輸出作為模數(shù)轉(zhuǎn)換的輸入信號(hào)。鎖定穩(wěn)壓或穩(wěn)流輸出是通過(guò)控制一個(gè)雙D觸 發(fā)器的時(shí)鐘端完成的，當(dāng)選通為穩(wěn)壓或穩(wěn)流其中一種輸出時(shí)，微控器通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)將D觸 發(fā)器的時(shí)鐘端接入地，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前輸出的鎖存。其中四雙向模擬開(kāi)關(guān)選用CD4066B， 單八路模擬開(kāi)關(guān)選用M74HC4051，雙D觸發(fā)器選用⑶4013。具體電路連接如下(1)穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換控制的連接微控器MCU的P05 口(34腳)和第一雙D觸發(fā)器 Ul的數(shù)據(jù)輸入端9腳連接，作為穩(wěn)壓/穩(wěn)流的切換控制端V/I。微控器MCU的P06 口(33 腳)和第一雙D觸發(fā)器Ul的時(shí)鐘輸入端11腳連接，作為穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換的時(shí)鐘控制端V/ Iclk。第一雙D觸發(fā)器Ul的12、13腳是數(shù)據(jù)輸出端，一對(duì)非邏輯正好實(shí)現(xiàn)電壓或電流的 唯一選通，其中13腳接至四雙向模擬開(kāi)關(guān)U2的A路開(kāi)關(guān)的控制端13腳，作為電壓選通控 制端SAVO ；12腳接至四雙向模擬開(kāi)關(guān)U2的B路開(kāi)關(guān)的控制端5腳，作為電流選通控制端 SAI0。四雙向模擬開(kāi)關(guān)U2的1、3腳是其A路開(kāi)關(guān)和B路開(kāi)關(guān)的信號(hào)輸入端，其中1腳接 電壓取樣信號(hào)Vso，作為取樣電壓的輸入；3腳接電流取樣信號(hào)Iso，作為取樣電流的輸入； 2、4腳是其A路開(kāi)關(guān)和B路開(kāi)關(guān)的輸出端，連接在一起后接至脈寬調(diào)制器，作為脈寬調(diào)制器 的反饋輸入。(2)電壓、電流分時(shí)采樣的連接鎖存穩(wěn)壓或穩(wěn)流輸出并分時(shí)采樣電壓和電流的 實(shí)現(xiàn)方法是微控器MCU的PO 口通過(guò)控制第一雙D觸發(fā)器Ul、四雙向模擬開(kāi)關(guān)U2實(shí)現(xiàn)穩(wěn) 壓或穩(wěn)流輸出，微控器MCU的P2 口通過(guò)控制單八路模擬開(kāi)關(guān)U3實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓或穩(wěn)流輸出時(shí)電 壓和電流的分時(shí)采樣，同時(shí)，單八路模擬開(kāi)關(guān)U3的分時(shí)選通控制信號(hào)又與四雙向模擬開(kāi)關(guān) U2的兩路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)連接，以此通過(guò)對(duì)四雙向模擬開(kāi)關(guān)U2的這兩路接地信號(hào)的選通來(lái) 拉低第一雙D觸發(fā)器Ul的時(shí)鐘輸入端的電平，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)當(dāng)前穩(wěn)壓或穩(wěn)流輸出的鎖 存，并能夠分時(shí)采樣電壓和電流信號(hào)。具體連接如下微控器MCU的P21 口(21腳)和單八路模擬開(kāi)關(guān)U3的選通控制碼B (10腳)連接，作為電壓采樣選通的控制端SAVl ；微控器MCU的P20 口(22腳)和單八路模擬開(kāi)關(guān)U3的 選通控制碼A(ll腳)連接，作為電流采樣選通的控制端SAI1。單八路模擬開(kāi)關(guān)U3的信號(hào) 輸入端14、15腳分別與電壓取樣信號(hào)Vso和電流取樣信號(hào)Iso連接，作為電壓、電流分時(shí)采 樣的輸入信號(hào)。單八路模擬開(kāi)關(guān)U3的信號(hào)輸出端3腳接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換電 路的輸入信號(hào)。單八路模擬開(kāi)關(guān)U3的10、11腳還分別與四雙向模擬開(kāi)關(guān)U2的D路、C路 開(kāi)關(guān)的控制端12、6腳連接，四雙向模擬開(kāi)關(guān)U2的C路、D路開(kāi)關(guān)的輸出端9、10腳連接在 一起后與第一雙D觸發(fā)器Ul的時(shí)鐘輸入端11腳連接，四雙向模擬開(kāi)關(guān)U2的C路、D路開(kāi) 關(guān)的輸入端8、11腳連接后接地GND。(3)第一雙D觸發(fā)器Ul的其它引腳連接采用單電源供電，14、7腳為其電源端，14 腳接VCC，7腳接地GND ；8腳和10腳為其置位和復(fù)位端，連接在一起后接地；1 6腳未用， 均懸空不接。(4)四雙向模擬開(kāi)關(guān)U2的其它引腳連接采用單電源供電，14、7腳是其電源端，14 腳接VCC，7腳接地GND。(5)單八路模擬開(kāi)關(guān)U3的其它引腳連接采用單電源供電，16、8、7腳是其電源端， 16腳接VCC, 8,7腳接地GND ；禁止端INH(6腳)接地GND ；選通控制碼C (9腳)接地GND ； 信號(hào)輸入端13、12、1、5、2、4腳均未用，故懸空不接。圖4是本實(shí)用新型的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖。本實(shí)用新型采用精度高、抗干擾性能好、 價(jià)格低的4位半雙積分A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135。為了節(jié)省微控器的端口資源，本實(shí)施例利用 ICL7135的BUSY端與微控器的外部中斷端口相連，通過(guò)微控器的外部中斷和內(nèi)部的一個(gè)定 時(shí)器完成A/D轉(zhuǎn)換。微控器MCU的ALE/P端口輸出的時(shí)鐘信號(hào)，經(jīng)第二雙D觸發(fā)器U5四分 頻后，作為A/D轉(zhuǎn)換器U4的時(shí)鐘輸入信號(hào)。如果微控器MCU使用6M晶振，ALE/P輸出為IM 的方波信號(hào)，則經(jīng)過(guò)第二雙D觸發(fā)器TO四分頻后A/D轉(zhuǎn)換器U4的時(shí)鐘為250KHz。具體電 路連接如下(1)A/D轉(zhuǎn)換器U4的連接采用雙電源供電，1腳接-5V電源，11腳接VCC，24腳接 地GND，3腳接模擬地AGND。參考端2腳通過(guò)電位器Rs3、電阻R4接VCC，其中電阻R4 —端 接VCC，另一端接電位器Rs3 ；電位器Rs3可調(diào)端接A/D轉(zhuǎn)換器U4的2腳，另一端接模擬地 AGND。積分器輸出端4腳通過(guò)二極管D1、電阻R7接模擬地AGND，同時(shí)，通過(guò)電阻R5、電容 C7、電容C8接至自零端5腳，通過(guò)電阻R5、電容C7、電阻R6接至緩沖輸出端6腳，其中二 極管Dl —端和A/D轉(zhuǎn)換器U4的4腳連接，另一端和電阻R7連接，電阻R7另一端接模擬地 地AGND ；電阻R5 —端和A/D轉(zhuǎn)換器U4的4腳連接，另一端和電容C7連接；電容C7另一端 和電容C8、電阻R6連接；電容C8、電阻R6的另一端分別接至A/D轉(zhuǎn)換器U4的5、6腳?；?準(zhǔn)電容負(fù)端7腳通過(guò)電容C9接至基準(zhǔn)電容正端8腳。信號(hào)負(fù)輸入端9腳接模擬地AGND，同 時(shí)通過(guò)電容ClO接至信號(hào)正輸入端10腳；信號(hào)正輸入端10腳通過(guò)電阻R8接至待轉(zhuǎn)換的輸 入信號(hào)，即單八路模擬開(kāi)關(guān)U3的輸出信號(hào)。忙狀態(tài)輸出端(BUSY) 21腳接至微控器MCU的 外部中斷端(INTl) 13腳。時(shí)鐘輸入端22腳接至第二雙D觸發(fā)器U5的第一輸出端1腳。(2)第二雙D觸發(fā)器TO的連接采用單電源供電，14腳接VCC，7腳接地GND ;6、8 腳為置位端，4、10腳為復(fù)位端，均接地GND ；第一數(shù)據(jù)輸入端5腳接至第一反相輸出端2腳； 第二數(shù)據(jù)輸入端9腳接至第二反相輸出端12腳；第二輸出端13腳接至第一時(shí)鐘輸入端3 腳；第一輸出端1腳接至A/D轉(zhuǎn)換器U4的時(shí)鐘輸入端22腳；第二時(shí)鐘輸入端11腳接至微控器MCU的ALE/P端30腳。圖5是本實(shí)用新型的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路圖和過(guò)流保護(hù)電路圖。本實(shí)用新型用了兩片D/ A轉(zhuǎn)換器，一片用于將通過(guò)微控器設(shè)置的電壓/電流值進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的值和反饋回 來(lái)的電壓/電流值進(jìn)行比較，用以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、穩(wěn)流；另一片用于比較限流，將通過(guò)微控器設(shè) 置的限流值進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，當(dāng)輸出電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，立即關(guān)斷脈寬調(diào)制器，以達(dá)到過(guò)流保 護(hù)的目的。D/A轉(zhuǎn)化器采用12位高精度D/A芯片MAX538。具體電路連接如下(1)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的連接第一、第二 D/A轉(zhuǎn)換器U6、U7的8、5腳為電源端，8腳接 VCC，5腳接地。6腳為參考輸入端，接至由R9、Rs4組成的分壓電路中，其中電阻R9—端接 VCC，另一端接電位器Rs4 ；電位器Rs4可調(diào)端接第一、第二 D/A轉(zhuǎn)換器TO、U7的參考輸入端 6腳，另一端接地GND。第一、第二 D/A轉(zhuǎn)換器U6、U7的數(shù)據(jù)輸入端1腳連接在一起后接至 微控器MCU的POl 口(38腳)；時(shí)鐘輸入端2腳連接在一起后接至微控器MCU的P02 口(37 腳)。第一 D/A轉(zhuǎn)換器U6的片選端3腳接至微控器MCU的P03 口(36腳)；第二 D/A轉(zhuǎn)換 器U7的片選端3腳接至微控器MCU的P04 口(35腳)。第一 D/A轉(zhuǎn)換器U6的輸出端7腳 接至脈寬調(diào)制器，作為脈寬調(diào)制器的同相輸入。第一、第二 D/A轉(zhuǎn)換器U6、U7的4腳不用， 故懸空不接。(2)過(guò)流保護(hù)電路的連接過(guò)流保護(hù)電路由第二D/A轉(zhuǎn)換器U7和比較放大器F2組 成，取樣電流Iso與第二 D/A轉(zhuǎn)換器U7設(shè)定的最大電流通過(guò)比較放大器F2進(jìn)行比較，比較 后輸出脈寬調(diào)制器的關(guān)斷控制信號(hào)。第二 D/A轉(zhuǎn)換器U7的輸出端7腳通過(guò)電阻Rll接至 比較放大器F2的反相輸入端2腳，作為設(shè)定限流值的輸入端；取樣電流Iso通過(guò)電阻R12 接至比較放大器F2的同相輸入端3腳，作為取樣采樣電流值的輸入端；同時(shí)比較放大器F2 的3腳還通過(guò)電阻RlO接地GND ；比較放大器F2的輸出端6腳通過(guò)電阻R13反饋至比較放 大器F2的反相輸入端2腳；同時(shí)比較放大器F2的輸出端6腳接至脈寬調(diào)制器。比較放大 器F2其它引腳的連接和圖2b電流取樣電路中第一放大器Fl的連接一致。圖6所示為本實(shí)用新型的電源輸出短路保護(hù)電路圖。電源輸出短路保護(hù)電路由第 二放大器F3、驅(qū)動(dòng)器F4和光耦U9組成。當(dāng)電源輸出發(fā)生短路時(shí)，取樣電壓Vso經(jīng)過(guò)第二放 大器F3、驅(qū)動(dòng)器F4送至光耦W ；此時(shí)光耦工作，將信號(hào)輸出至脈寬調(diào)制器的外部關(guān)斷信號(hào) 輸入端，使之停止工作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)保護(hù)。具體電路連接為(1)第二放大器F3采用0P07，其同相輸入端3腳接電壓取樣信號(hào)Vso，輸出端6腳 接驅(qū)動(dòng)器F4的1腳，其余引腳的連接和圖2b電流取樣電路中第一放大器Fl的連接一致。(2)驅(qū)動(dòng)器F4采用74F07，其1腳接第二放大器F3的輸出端6腳，另一腳接光耦 U9的2腳。(3)光耦U9采用TIL191，其1腳通過(guò)電阻R15接+5V電源VCC，2腳接驅(qū)動(dòng)器F4 的2腳；3腳通過(guò)電阻R17接模擬地AGND，同時(shí)通過(guò)二極管D2接至脈寬調(diào)制器；4腳通過(guò)電 阻R16接+12V電源。圖7為本實(shí)用新型的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路圖。采用DS1302串行時(shí)鐘來(lái)實(shí)時(shí)顯示時(shí)間以 及對(duì)輸出穩(wěn)壓和穩(wěn)流定時(shí)。DS1302是一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以 對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能。具體電路連接為時(shí)鐘芯片UlO 的1、8、4腳為電源端，1腳為主電源，接VCC，8腳為后備電源，通過(guò)3. 6V的電池接地GND，4 腳接地GND ；2腳通過(guò)32. 768KHz的晶振Y2接至3腳，作為其振蕩源輸入端，同時(shí)，晶振Y2兩端分別通過(guò)電容C17、C18接地GND;5腳接至微控器MCU的P24 口(25腳)，作為其復(fù)位 /片選控制信號(hào)；6腳接至微控器MCU的P07 口(32腳)，作為其輸入/輸出控制信號(hào)；7腳 接至微控器MCU的P25 口(26腳)，作為其時(shí)鐘控制信號(hào)。本實(shí)用新型提供的上述大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)控制電路，其工作過(guò)程為系 統(tǒng)上電，完成對(duì)各部件的初始化以后，由鍵盤(pán)或者PC機(jī)選擇穩(wěn)壓或者穩(wěn)流輸出方式；之后 再由鍵盤(pán)或者PC機(jī)輸入穩(wěn)壓/穩(wěn)流值，穩(wěn)壓/穩(wěn)流的定時(shí)時(shí)間；開(kāi)始充電后，LED顯示當(dāng)前 輸出電壓、電流值和工作時(shí)間；當(dāng)設(shè)定的穩(wěn)壓/穩(wěn)流時(shí)間到后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換至穩(wěn)流/穩(wěn) 壓方式繼續(xù)工作，直到充電結(jié)束。當(dāng)由于負(fù)載變化或其他原因?qū)е逻^(guò)流或者輸出短路時(shí)，系 統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)斷脈寬調(diào)制器SG3525，以實(shí)現(xiàn)對(duì)充電系統(tǒng)的智能保護(hù)。上文中，參照附圖描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。但是，本領(lǐng)域中的普通技術(shù) 人員能夠理解，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以對(duì)本實(shí)用新型的具體 實(shí)施方式作各種變更和替換。這些變更和替換都落在本實(shí)用新型權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求一種大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的控制電路，其特征在于它包括主功率電路、電源模塊、脈寬調(diào)制模塊、電壓/電流取樣電路、穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微控器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、保護(hù)電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、鍵盤(pán)電路、LED電路和PC機(jī)接口電路，其中微控器分別與穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、保護(hù)電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、鍵盤(pán)電路和LED電路連接；脈寬調(diào)制模塊分別與主功率電路、穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和保護(hù)電路連接；電壓/電流取樣電路分別與主功率電路和穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路連接；穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的控制電路，其特征在于所述 微控器還與PC機(jī)接口電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的控制電路，其特征在于 所述的保護(hù)電路包括過(guò)流保護(hù)電路和電源輸出短路保護(hù)電路，其中過(guò)流保護(hù)電路由第二 D/A轉(zhuǎn)換器(U7)和比較放大器(F2)組成，取樣電流(Iso)與第二 D/A轉(zhuǎn)換器(U7)設(shè)定的 最大電流通過(guò)比較放大器(F2)進(jìn)行比較，比較后輸出脈寬調(diào)制器的關(guān)斷控制信號(hào)；電源輸 出短路保護(hù)電路由第二放大器(F3)、驅(qū)動(dòng)器(F4)和光耦(U9)組成，取樣電壓(Vso)經(jīng)第二 放大器(F3)、驅(qū)動(dòng)器(F4)送至光耦(U9)，再由光耦(U9)輸出脈寬調(diào)制器的關(guān)斷控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的控制電路，其特征在于 所述電壓取樣電路由第一分壓電阻(Rl)、第二分壓電阻(R2)構(gòu)成的分壓電路實(shí)現(xiàn)，輸出的 直流電壓(Vsa)經(jīng)分壓電路分壓，得到取樣電壓(Vso)；所述電流取樣電路由霍爾電流傳感 器和放大電路組成，輸出的直流電流(Isa)經(jīng)霍爾電流傳感器輸出后，再經(jīng)放大電路放大， 得到取樣電流(Iso)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的控制電路，其特征在于 所述的穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路是通過(guò)微控器(MCU)控制第一雙D觸發(fā)器(Ul)、四雙向模擬開(kāi) 關(guān)(U2)選通輸出穩(wěn)壓或穩(wěn)流信號(hào)，作為脈寬調(diào)制器SG3525的反饋輸入信號(hào)；通過(guò)微控器 (MCU)控制單八路模擬開(kāi)關(guān)(U3)選通輸出電壓和電流的分時(shí)采樣信號(hào)，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換的輸 入信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的控制電路，所述的模數(shù)轉(zhuǎn) 換電路采用A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135，A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135的BUSY端與微控器的外部中斷端口相連，通過(guò)微控器的外部中斷和內(nèi)部的一個(gè)定時(shí)器完成A/D轉(zhuǎn)換；微控器(MCU)的ALE/下端口輸出的時(shí)鐘信號(hào)，經(jīng)第二雙D觸發(fā)器(U5)四分頻后，作為A/D轉(zhuǎn)換器(U4)的時(shí)鐘輸入信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的控制電路，其特征在于 所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路采用D/A芯片MAX538。
專(zhuān)利摘要一種大功率智能開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的控制電路，其微控器分別與穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、保護(hù)電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、鍵盤(pán)電路和LED電路連接；脈寬調(diào)制模塊分別與主功率電路、穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和保護(hù)電路連接；電壓/電流取樣電路分別與主功率電路和穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路連接；穩(wěn)壓/穩(wěn)流切換電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接。該電路能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)的穩(wěn)壓、穩(wěn)流輸出，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控、定時(shí)和自動(dòng)切換，同時(shí)檢測(cè)開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)輸出電壓、電流并同步顯示，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛酸蓄電池組的自動(dòng)充電和智能保護(hù)。另外，還設(shè)有PC機(jī)接口電路，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)充電機(jī)的高級(jí)管理。具有智能化、低功耗、高效率、實(shí)用方便等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03M1/12GK201766400SQ201020106299
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月30日
發(fā)明者佘乾順, 張維昭, 擺玉龍, 楊志民, 王睿庭, 范滿紅, 趙丹, 鄭杰, 馬智峰, 馬永杰, 馬勝前 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)