基于sg3525集成芯片的单片机控制技术充电器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及充单片机控制技术的充电器，尤其涉及一种使用微控制器作为控制器件，在对电池充电过程中给予必要的不同的停顿即间歇式充电的变频充电器。
【背景技术】
[0002]目前市场上的电池基本分铅酸和锂电两大种，从移动数码产品、电动工具、电动自行车、电动汽车、高尔夫球车到电动大巴等均有所应用。如何快速对电池充满电，并使电池放电时间长、寿命长，是判断充电器优劣的重要标志。
[0003]对于铅酸电池，其充电电化学反应方程为:
2PbS04+2H30+2e =PbO2 (正极)+Pb (负极)+2H2SO4 (电解液)
反应在两极进行，反应生成的H2SO4在两极浓度最高，按浓度梯度分布向浓度低区扩散，使放电后生成的水接触两极并被电解成H+和02，分别和正负极上的PbSO4反应。H2SO4浓度扩散和H+、O2向两极移徙需要一定的时间，不停顿的充电会不断地电解H2O,但由于正、负极的氧化/还原反应来不及进行，会导致H2、02溢出，造成电解液失水，使两极放电后生成的PbSO4不能被反应生成Pb02、Pb和H2SO4，这样，电解液减少，能量比前次低许多。
[0004]对于锂电池，众多厂家声称可用高达IC的大电流充电。事实上，到目前为止，市场上的大多数锂电池厂家，选择的充电电流仍为0.25C，极少数厂家选择0.3C，在0.25-0.3C充电条件下，锂电池充满大约为4小时，提升充电率至0.5C，可将充电时间缩短至2-2.5小时。然而，锂电池因正负极均存有大量锂离子，安全性成为最大核心问题。持续大电流充电，将会使正负极反应不充分，导致电池自然发热，极限状态会引发爆炸，带来严重的安全问题。
[0005]为解决铅酸电池电解液减少，能量降低问题，在充电器对电池充电过程中，根据铅酸电池两极反应及离子弥漫扩散的动态过程，设定不同频率的电流方波对铅酸电池进行间歇停顿式充电，充电频率及停顿时间随电解液浓度不同进行必要的变化，从而减少析气结晶脱水现象，使电池寿命长，充电满，并且为了补偿间歇停顿造成的充电时间延迟，可以提高充电电流，从而较大幅度提升平均充电率，加快了充电速度。
[0006]为解决锂电池大电流充电导致的正负极反应不充分，电池自然发热甚至爆炸的情况，采用间歇充电，亦即在充电过程中给予必要的停顿，在保证大电流快速充电优势下，还明显有益于锂电池安全。随着充电过程中电池荷电状态变化，因此也必须动态调整充电频率和停顿时间。
【发明内容】
[0007]针对上述【背景技术】中的问题，发明的目的在于提供一种能够根据铅酸或锂电池荷电状态，动态调整充电电流、充电电压，并设定不同频率的电流方波，在对电池充电过程中给予不同的停顿即间歇式充电，从而实现充电快，所充电池放电时间长即出力大，无结晶、不脱水、不发热即寿命长的新型充电器。
[0008]为实现该目的，本发明采用如下技术方案:
本发明专利包括AC整流电路模块I，拓扑结构电路模块2，主输出电路模块3，输出开关装置模块4，电池组5，SG3525集成芯片模块6，驱动电路模块7，恒压恒流电路模块8，MCU检测与控制电路模块9。
[0009]AC整流电路模块1:用于将市电AC转换为直流电DC，以便于开关电源进行DC-DC
功率转换。
[0010]拓扑结构电路模块2:是一种常见开关电源功率转换的拓扑结构形式，通过功率开关管斩波产生脉动直流电，再通过变压器初、次级线圈进行耦合输出。
[0011]主输出电路模块3:包含变压器、输出整流滤波等电路，拓扑结构电路模块2中的功率开关管经PWM信号控制斩波后的脉动直流电经变压器Tl初次线圈耦合，再经过整流滤波电路后，构成主输出。
[0012]输出开关装置模块4:主要包含电控开关元件，可由MCU检测与控制电路模块(9)中的单片机进行开关控制，从而达到输出方波电流的目的，并且，通过控制开关的频率，可以改变输出电流的频率。
[0013]SG3525芯片模块6:以SG3535脉宽调制芯片为核心，加以必要的外围电路，构成SG3525芯片模块6，该模块为整个充电器提供所需的PWM信号，PWM信号经SG3525芯片的14脚、11脚输出给驱动电路模块7进行放大，然后再驱动功率开关管。另外，SG3525芯片的2脚、8脚分别连接恒压恒流电路模块8的恒压电路与恒流电路，用于接收反馈来的电压电流信号，从而控制PWM信号的脉冲宽度,进而使输出稳定。
[0014]驱动电路模块7:连接至SG3525芯片的14脚、11脚，可将SG3525芯片输出的PWM信号进行放大处理，用于驱动功率开关管进行斩波。
[0015]恒压恒流电路模块8:用于检测充电器输出的电压电流信号，然后反馈给SG3525芯片的2脚，8脚进行反馈控制。
[0016]MCU检测与控制电路模块9:包括微控制器U2和其内部含有如下控制算法的程序:程序开始，配置I/o 口，通过输出开关装置模块(4)关闭主电压输出，初始化模数转换器、定时器。在输出开关装置模块(4)关闭状态时通过微控制器Ul的一个具有模数转化功能引脚检测变频充电器输出端电压值，即检测的是所接入电池的电压。当检测电压值小于某一电压阀值时，认为变频充电器没有接入电池，反之，认为变频充电器已接入电池。在输出开关装置模块(4)开启状态时通过微控制器U2的另一个具有模数转化功能引脚检测充电器的充电状态信号即指示灯状态。当检测状态值在某一阀值下，认为变频充电器正在给电池充电，反之，认为变频充电器已将电池充满或者未接入电池。微控制器U2根据检测到的不同输出端电压值和充电状态，判断变频充电器此时应该进入预充、涌充、平充、缓充、浮充和空载状态中的某一种状态。定时器每隔一定时间产生一次中断，刷新一次变频充电器的状态。不同的状态有其各自不同的输出电压，输出电流，充电时间和间歇停顿时间。因此，随着电池电压的上升，实现了变频电流方波间歇停顿式智能充电的目的。
[0017]本发明专利的有益效果:
1、智能，可靠，不会出现误动作；
2、出力大。在电池低电压状态进行大电流充电，能够在电池析气前充入较多的电量，因此每次充电后，能比常规充电器充满时多放电10 - 15分钟。
[0018]3、充电快。采用变频方波大电流间歇式智能充电，使参加反应的离子来得及生成或扩散到电极表面，增大了极限扩散电流密度，降低了浓差极化，因此大大地缩短了充电时间。
[0019]4、寿命长。由微控制器控制，每次充电开始时用较高频率脉冲方波充电，消除了部分硫化铅结晶，随后用较低频率大电流涌充，当电池充到析气电压时，再改用高频慢充至充电恒压，并在充电电流降至临充满小电流时改用析气电压涓流浮充，充满一定时间后关断输出，停止充电。这一系列技术措施彻底避免了极化结晶、水分流失、过热充鼓等现象发生，因此，发明的变频充电器能延长电池寿命50%。
[0020]5、功能齐全。具有开机、充满声音提示，自动巡检自动调整，开路电压输出，短路、反接、过压、过流、过热等全保护等功能，可扩展性强。
【附图说明】
[0021]附图1为基于SG3525的充电器的单片机控制技术的方框图；
附图2为实用基于SG3525的充电器的单片机控制技术最佳实施例的电路组成图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图，详细说明发明的最佳实施例:
发明的基于SG3525集成芯片单片机控制技术的充电器，能够根据铅酸或锂电池荷电状态，动态调整充电电流、充电电压，并设定不同频率的电流方波，在对电池充电过程中给予不同时间的停顿间歇，其包括AC整流电路模块I,拓扑结构电路模块2，主输出电路模块3，输出开关装置模块4，电池组5，SG3525芯片模块6，驱动电路模块7，恒压恒流电路模块8，MCU检测与控制电路模块9。
[0023]充电器接电源上电，主电压输出端输出电压到输出开关装置模块4 一端，并且为充电器内部为MCU检测与控制电路模块9供电，单片机Ul得电开始运行内部程序:配置与电阻R3和电阻R4相连的两引脚为模数转换模式，配置与电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻Rll和输出开关装置模块4相连的四引脚为普通I/O模式，微控制器Ul向输出开关装置模块4输出低电平，输出开关装置模块4关闭，使变频充电器输出端(OUT )无电压。初始化并启动模数转换器和定时器，定时时间为时间9，开启定时中断。初始化充电状态为空载状态。置位充/停标志。微控制器Ul向电阻R13输出一定频率一定时长两次循环的方波。
[0024]进入主程序:判断电压检测标志真假，若电压检测标志为真，启动模数转换器采样电阻R3和电阻R4连接处的电压值，通过电阻分压比计算出电阻R4与输出开关装置模块4连接处(即变频充电器输出端)电压值，复位电压检测标志，判断指示灯检测标志真假；若电压检测标志为假，直接判断指示灯检测标志真假。指示灯检测标志若为假，直接判断状态切换允许标志真假；若指示灯检测标志为真，启动模数转换器采样电阻R3和电阻R5连接处的电压值，通过电阻分压比计算出电阻R3与充电器中充电状态指示电路连接处(即变频充电器指示灯状态)电压值，复位指示灯检测标志，判断状态切换允许标志真假。状态切换允许标志若为假，直接返回主程序，执行下一次循环；若为真，判断是否正在充电，若正在充电，判断变频充电器输出端电压是否大于电压阀值3，若大于阀值3，则使变频充电器进入缓充充电阶段，返回主程序，执行下一次循环；若不大于阀值3，判断输出端电压是否在阀值3与阀值2之间，若在阀值3与阀值2之间，则使变频充电器进入平充充电阶段，返回主程序，执行下一次循环；若不在阀值3与阀值2之间，判断输出端电压是否在阀值2与阀值I之间，若在阀值2与阀值I之间，则使变频充电器进入涌充充电阶段，返回主程序，执行下一次循环；若不在阀值2与阀值I之间，则使变频充电器进入预充充电阶段，返回主程序，执行下一次循环；若不在充电，判断输出端电压是否大于阀值4，若大于阀值4，则使变频充电器进入浮充阶段，返回主程序，执行下一次循环；若不大于阀值4，判断输出端电压是否在阀值4与阀值5之间，若在阀值4与阀值5之间，则使变频充电器进入预充充电阶段，返回主程序，执行下一次循环；若不在阀值4与阀值5之间，则使变频充电器进入空载阶段，返回主