系统工作原理及接口电路设计 - 基于P89V51RD2的多功能蓄电池充电系统设计

　　4 系统工作原理及接口电路设计

　　本系统主要由微处理器控制系统、中文液晶显示、PWM充电输出、A/D转换器和键盘扫描等组成，其结构框图如图3所示。

　　微处理器是系统的控制核心，interwetten与威廉的赔率体系 TLC2543的工作时序，控制TLC2543分别对蓄电池的端电压、充电电流及温度进行采样，完成A/D转换，对采样结果进行运算和分析判断，然后控制PWM输出电路，改变充电电流和调整充电端电压。接口电路如图4所示。

键盘系统有4个按键：ON/OFF键是充电过程启停控制键；S键是循回功能选择键，主要有工作模式、蓄电池电压、容量、充电模式、时间限定等；“+”键和“-”键是工作参数调整键，工作模式分为自动和手动，蓄电池电压有6 V、12 V、18 V、24 V、30 V、36 V，容量项从2Ah至120Ah，共26项，充电模式为正常、初充、激活、快充，时间限定功能可以设定充电开始的时间和充电结束时间等。

　　由微处理器模拟TLC2543的工作时序，通过P20、P21、P22、P23和P24与TLC2543相连，对A/D转换过程进行控制。TLC2543的AIN0监控第一PWM输出通道的充电电流，AINl监控第一PWM输出通道的充电端电压。AIN2和AIN3、AIN4和AIN5、AIN6和AIN7分别用于第二、三、四PWM输出通道。AIN8、AIN9、AINl0分别通过T_IN端子连接AD590型温度传感器，AIN8、AIN9测量蓄电池充电温度，AINl0测量环境温度。

　　PWM充电电路的PINl为ACl6 V/30 A、AC33V/25 A和AC50 V/20 A电源输入端，由微处理器根据不同的输入蓄电池的端电压，通过继电器J2和J3自动选择合适的交流电源。PWM脉冲由CEX0输出，通过TLP250型光电耦合器驱动N沟道功率MOSFET输出。R6为充电电流采样电阻器，阻值为O.1 Ω。IC2A构成增益为3.3的放大器，对充电电流流经采样电阻器的电压进行放大，并输出到TLC2543的AINO端进行A/D转换。当检测到充电电流过大时，增大PWM占空比，反之减小占空比。当充电电流大于15 A时，若PWM控制电路还没有及时调整到正常范围，IC2A输出电平高于5.4 V时，会击穿4.7V稳压管V7，经V2使三极管N4导通，通过TLP250和P1关断输出电源，保护供电系统。

　　充电端电压由R2和R9分压后，输送到AINl端。充电端电压是判断充电过程的主要依据，低于蓄电池标称电压的13％一般是因为过放电或存放时间过长，采用0.1 CA的平均脉冲电流充电；充电端电压在标称值±13％内时，则采用0.35 CA的充电电流实施快速充电；当充电端电压接近或高于标称+13％时，充电电流逐渐减小，当充电端电压达到进行温度修正后上限值时，通过改变PWM的占空比，使用极小的电流充电。采用分段式脉冲充电方式，能够改善蓄电池性能和提高蓄电池的充电接受率。

　　第二路PWM、第三路PWM和第四路PWM与此相同。

　　微处理器P89V51RD2的CEX4引脚、P3、N1及Bl组成独立电源，为TLP250供电，驱动N-MOSFET输出。电压由软件调整。

　　5 软件设计

　　5通道PWM输出公用1个PCA计数器，输出频率相同，占空比各自独立。与PWM输出相关的特殊计数器有PCA计数方式寄存器CMOD、计数控制寄存器CCON、PCA计数器CH、CL，5个模块工作模式寄存器CCAPMO_4和5个捕获计数器CCAP0_4H、CCAP0_4L。在PWM模 
式时，当计数器CLCCAP0L时，CEXO=1；CL=CCAPOL时CEX0翻转。计数器CL由255变到O时，CCAPOL的值由CCAPOH重装。改变CCAPOH的值即可改变PWM输出的占空比，因此，由A/D转换器反馈的充电电流、充电端电压及环境温度不断按最优化方案调整CCAPOH的值，改变充电电流。

　　程序用KEIL C51 Ver 6.12编译调试。主程序逻辑框图如图5所示。

　　6 结束语

　　实验证明，采用分段定电流充电法及PWM脉冲充电威廉希尔官方网站 ，结合蓄电池的温度特性，以P89V51RD2型微处理器为控制核心的智能化多功能蓄电池充电系统适应性强，能有效提升蓄电池的充电接受率，改善蓄电池性能，缩短充电时间。