技术领域本发明涉及充电技术领域，特别涉及一种基于慢脉冲的可在线调试式充电电路。
背景技术：
慢脉冲快速充电方法是一种适用于铅酸蓄电池，镍氢电池，镉镍电池，锂离子蓄电池等快速充电方法。它能保证快速充电过程中，电池的充电量足，充电效率高，避免过充电，电池的容量和寿命不受损害。慢脉冲快速充电方法的基本原理是对电池进行一段时间的恒压充电，再进行一段时间的恒流充电，然后在这两种状态下不断切换以完成充电过程，恒流充电一般包括大电流恒流和小电流恒流两个过程，恒流恒压持续的时间需要根据电池的种类与相关工作参数来设定，也就是说我们要根据电池来对慢脉冲快速充电方式的具有参数进行设置或调整以实现充电方式的最优化。慢脉冲快速充电方式的优点使其具有广阔的市场应用前景，在此基础上我们提出一种应用于蓄电池的可以通过单片机控制的充电电路，以实现对蓄电池的慢脉冲快速充电。借助于单片机对电路的控制，我们可以外接通信模块通过编程对慢脉冲快速充电方式的具体参数进行实时设置或修改，目前市场上还不具备此类功能的充电电路，其具有广阔的市场应用前景。
技术实现要素：
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种基于慢脉冲的可在线调试式充电电路，可以通过串口实时在线设置或修改慢脉冲快速充电方式参数的应用于蓄电池充电的充电电路。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于慢脉冲的可在线调试式充电电路，包括整流滤波器、恒压恒流式充电电路、控制系统供电电路与MK60控制系统，所述控制系统供电电路输入端与整流滤波器输出端相连接，输出端与MK60控制系统相连接，所述恒压恒流式充电电路接入整流滤波器输出的直流电压，在MK60控制系统发出的控制信号作用下切换工作模式完成对蓄电池的充电。所述整流滤波器包括依次连接的隔离变压器、整流桥、保险管与滤波电容，隔离变压器对220V交流电压进行降压，降至交流18V至20V，然后通过整流桥整流成直流，整流后的电压经过滤波电容后变成平滑的24V至26V的直流电压，在整流桥后接入保险管，整流滤波器输出的直流电压作为整个系统的电压源。所述恒压恒流式充电电路包括TL494芯片U1、第一电阻R1～第九电阻R9、第一二极管D1～第二二极管D2、第一电容C1～第三电容C3、第一继电器K1～第二继电器K2、第二晶体管Q2～第三晶体管Q3、MOS管Q1、功率电感L1、输入端口P1与输出端口P2，其中所述输入端口P1的1号端口接输入电源正极、2号端口接地，所述输出端口P2的1号端口接输出电源正极，所述TL494芯片U1的8管脚、11管脚、12管脚与输入端口P1的1号端口相连接，4管脚、7管脚、13管脚均接地；第五电阻R5串联第三电阻R3再与第七电阻R7并联后的一端接入TL494芯片U1的3管脚，且其另一端接入U1的2管脚；所述TL494芯片U1的14管脚与15管脚之间串接第六电阻R6；所述输入端口P1的2号端口与第一继电器K1的2管脚相连接，第一继电器K1的5管脚与第一二极管D1的正极相连接，第一二极管D1的负极与MOS管Q1的漏极相连接；所述TL494芯片U1的9管脚与10管脚相连接，第三电阻R3的一端与U1的9管脚连接，另一端接入MOS管Q1的栅极；第四电阻R4一端接MOS管Q1的栅极，另一端接到地；所述功率电感L1一端与MOS管Q1的源极相连接，另一端连接第二电容C2正极，第二电容C2负极接地；第二电容C2正极与输出端口P2的1号端口相连接；第一电阻R1一端连接第二电容C2正极，另一端串接第八电阻R8与地连接；第二二极管D2的负极与MOS管Q1的源极连接，且其正极与地连接；第二继电器K2的5管脚与Sample_Voltage网络节点相连接、4管脚与Sample_Current网络节点相连接、3管脚连接5V直流电压、2管脚与TL494芯片U1的1管脚相连接、1管脚连接第三晶体管Q3的集电极；第三晶体管Q3的发射极接地，且其基极接MK60控制系统传输的控制信号；第九电阻一端连接输出端口P2的2号端口，另一端接地。所述控制系统供电电路由整流滤波器输出的直流电压提供电源，其通过线性稳压器件LM117-3.3输出3.3V直流电压给MK60控制系统供电；通过线性稳压器件LM117-5输出5V直流电压分别给第一继电器K1和第二继电器K2供电。所述MK60控制系统包括MK60单片机，所述MK60单片机的I/O口分别接入第二晶体管Q2、第三晶体管Q3的基极，控制晶体管的导通与截止；所述MK60单片机的AD采集通道AD1与Sample_Voltage网络节点相连接、AD采集通道AD2与Sample_Current网络节点相连接；所述MK60单片机的DA输出通道与TL494芯片U1的2管脚相连接。所述第九电阻R9采用康铜丝电阻，所述第一二极管D1、第二二极管D2均采用肖特基二极管。所述恒压恒流式充电电路中的第二电容C2后并接了由第一电阻R1和第八电阻R8组成的电压采样反馈网络，第一电阻R1是滑动变阻器其阻值可调，通过调节该电阻就能调整采样电压值的大小。所述MK60控制系统连接有UART通信模块，所述UART通信模块与PC控制端进行数据通信。本发明有益效果是:本发明通过单片机控制继电器切换恒压恒流式充电电路的工作模式，实现了对蓄电池的慢脉冲快速充电，这样使得蓄电池的充电电量更足，充电时间缩短，而且可以极大地降低对蓄电池的损害，通过设置的UART通信模块可以实现控制端PC与MK60控制系统的数据通信，这样就可以对慢脉冲充电方式的参数进行实时在线设置或者修改，同样通过UART通信总线可以实时将监测充电电路工作状态的传感器或采集设备的数据传送给远端系统监控人员，这些传感器或采集设备可以灵活地接入本充电电路，可以根据实际需要添加，本发明为优化慢脉冲快速充电方式对蓄电池充电的效果提供了简易快捷的方法策略，同时由于电路引入了数字控制可以对电路实时有效的短路保护，以及完成对电路工作环境参数进行采集。附图说明下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：图1是本发明的具体实施方式的原理框图。图2是本发明的具体实施方式的恒压恒流式充电电路原理图。图3是本发明的具体实施方式的系统供电电路原理图。图4是本发明的具体实施方式的整流滤波器的电路原理图。图5是本发明的具体实施方式的MK60控制系统的MK60单片机引脚外拓与外设连接原理图。其中：1、整流滤波器；2、恒压恒流式充电电路；3、控制系统供电电路；4、MK60控制系统；5、UART通信模块；6、PC；7、蓄电池；101、隔离变压器；102、整流桥；103、保险管；104、滤波电容。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。如图1至图5所示，本发明所述的包括整流滤波器1、恒压恒流式充电电路2、控制系统供电电路3与MK60控制系统4，所述整流滤波器1包括隔离变压器101、整流桥102、保险管103与滤波电容104，其接入交流220V市电经降压整流后输出24V至26V直流电压，所述控制系统供电电路3输入端与整流滤波器1输出端相连接，且其输出端与MK60控制系统4相连接，所述恒压恒流式充电电路2接入整流滤波器1输出的直流电压，其在MK60控制系统4发出的控制信号作用下切换工作模式以完成对蓄电池的充电。进一步地，所述恒压恒流式充电电路2包括TL494芯片U1、第一电阻R1～第九电阻R9、第一二极管D1～第二二极管D2、第一电容C1～第三电容C3、第一继电器K1～第二继电器K2、第二晶体管Q2～第三晶体管Q3、MOS管Q1、功率电感L1、输入端口P1与输出端口P2，其中所述输入端口P1的1号端口接输入电源正极、2号端口接地，所述输出端口P2的1号端口接输出电源正极，所述TL494芯片U1的8管脚、11管脚、12管脚与输入端口P1的1号端口相连接，4管脚、7管脚、13管脚均接地；第五电阻R5串联第三电阻R3，再与第七电阻R7并联后的一端接入TL494芯片U1的3管脚，且其另一端接入U1的2管脚；所述TL494芯片U1的14管脚与15管脚之间串接第六电阻R6；所述输入端口P1的2号端口与第一继电器K1的2管脚相连接，第一继电器K1的5管脚与第一二极管D1相连接，第一二极管D1与MOS管Q1的漏极相连接；所述TL494芯片U1的9管脚与10管脚相连接，第三电阻R3的一端与U1的9管脚连接，另一端接入MOS管Q1的栅极；第四电阻R4一端接MOS管Q1的栅极，另一端接到地；所述功率电感L1一端与MOS管Q1的源极相连接，另一端连接第二电容C2正极，第二电容C2负极接地；第二电容C2正极与输出端口P2的1号端口相连接；第一电阻R1一端连接第二电容C2正极，另一端串接第八电阻R8与地连接；第二二极管D2的负极与MOS管Q1的源极连接，且其正极与地连接；第二继电器K2的5管脚与Sample_Voltage网络节点相连接、4管脚与Sample_Current网络节点相连接、3管脚连接5V直流电压、2管脚与TL494芯片U1的1管脚相连接、1管脚连接第三晶体管Q3的集电极；第三晶体管Q3的发射极接地，且其基极接MK60控制系统传输的控制信号；第九电阻一端连接输出端口P2的2号端口，另一端接地。所述控制系统供电电路3由整流滤波器1输出的直流电压提供电源，其通过线性稳压器件LM117-3.3输出3.3V直流电压给MK60控制系统4供电；通过线性稳压器件LM117-5输出5V直流电压分别给第一继电器K1和第二继电器K2供电。所述MK60控制系统4由MK60系列单片机与外围电路所组成，所述MK60单片机的I/O口接入第二晶体管Q2、第三晶体管Q3的基极，控制晶体管的导通与截止；所述MK60单片机的AD采集通道AD1与Sample_Voltage网络节点相连接、AD采集通道AD2与Sample_Current网络节点相连接；所述MK60单片机的DA输出通道与TL494芯片U1的2管脚相连接。所述MK60控制系统4连接有UART通信模块5，所述UART通信模块5与PC6控制端进行数据通信。所述第九电阻R9采用康铜丝电阻，所述第一二极管D1、第二二极管D2均采用肖特基二极管。本发明的工作原理为：隔离变压器对约220V交流电压进行降压，大约降至交流18V至20V，然后通过整流桥整流成直流，整流后的电压经过滤波电容后变成平滑的直流电压，其值大约为24V～26V，需要在整流桥后接入保险管，这样能有效防止因短路烧毁电路，整流滤波器输出的直流电压作为整个系统的电压源，一是给恒压恒流式充电电路提供电源，二是给系统供电电路提供电源，恒压恒流式充电电路主要由电压控制型芯片TL494组成的buck电路，在原有的buck型拓扑电路上进行改装，形成了可以恒压、恒流模式随意切换的充电电路。恒压恒流充电电路中的第二电容C2后并接了由第一电阻R1和第八电阻R8组成的电压采样反馈网络，第一电阻R1是滑动变阻器其阻值可调，通过调节该电阻就能调整采样电压值的大小，从电压采样节点Sample_Voltage处采样的电压通过第二继电器K2接入TL494的1管脚，TL494的1管脚是其内部电压比较器的同向输入端，通过MK60控制系统的DA通道输出相应的电压给TL494的2管脚就能控制充电电路输出相应的电压值，由于第二继电器K2的2管脚与5管脚在未切换时处于连接状态，所以K2未切换时充电电路工作于恒压模式，这时只需通过MK60控制系统就能准确实时控制充电电路的输出电压，第九电阻R9是作为电流采样电阻使用的，为提高电流采样的精度以及降低采样过程中的功率损耗，其必须使用康铜丝电阻且阻值较小为0.5欧左右，当输出端口P2接上负载后，会有电流流过R9从而在Sample_Current网络节点上产生压降，由于Sample_Current网络节点是与K2的4管脚相连接的，所以当K2未切换时电流采样反馈网络不能接入TL494，充电电路工作在恒流工作模式，当K2切换时，电流采样反馈网络接入TL494必然会断开电压采样反馈网络与TL494的连接，这样只要K2切换的同时MK60控制系统修改DA通道输出的电压值就能控制充电电路恒定输出相应的电流值，基于上述，控制充电电路工作在恒流还是恒压模式是通过切换K2来实现，恒流(恒压)模式时输出的电流值(电压值)具体为多少是通过MK60控制系统DA通道输出的电压值决定的，由于MK60单片机内置16位DA输出通道，所以能输出精度很高的电压，从而实现恒压输出值或恒流输出值的准确控制，K2的切换是借助于MK60控制系统I/O输出的控制信号完成的，控制系统的I/O接入第三晶体管Q3的基极，当I/O输出高电平时Q3导通，Q3的集电极有电流流过从而导致继电器K2切换，K2的2管脚与5管脚断开、2管脚与4管脚闭合，当I/O输出低电平时Q3截止，Q3的集电极没有电流流过从而导致K2再次切换回原先状态。第一继电器K1的切换与K2一样也是借助于MK60单片机完成，K1接入充电电路的主回路，在电路无异常时K1的2管脚与5管脚接通电路正常工作，若电路由于突然短路流过的电流陡增我们可以通过电流采样网络或者外接霍尔传感器之类的传感器检测到，检测到的数据会传递给MK60控制系统进行处理，控制系统通过I/O发出控制信号及时切换K1断开电路，从而实现对充电电路的短路保护，设置的UART通信模块用于PC控制端与MK60控制系统进行数据通信，我们就可以在远程PC控制端输入慢脉冲快速充电的参数通过UART总线传输给MK60控制系统，MK60控制系统就可以按照接收的参数数据控制充电电路的K2切换时间以及TL494的2管脚接收到的电压值，这样我们就可以实时在线地设置或修改慢脉冲快速充电的方式。本发明经实物化后我们给额定电压12V的蓄电池进行充电，所采用的慢脉冲快速充电方式是先以1.34A的电流值恒流充电30秒；再以0.33A的电流值恒流充电20秒；最后以固定的电压值进行恒压充电60秒，实践效果证明其能有效快速地完成对蓄电池的充电，由于蓄电池充电后电压值不断在变化(满电情况下可达到13V，电量严重不足时只有11V左右)，所以需要不断通过单片机修改恒压充电的电压值以优化充电效果。上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。