开关型免维护铅酸蓄电池智能充电器的设计

　　摘要： 设计了一种基于UC3906与UC3823的免维护铅酸蓄电池开关型双电平智能充电器， 这种充电器可保证蓄电池在很宽的温度范围内精确充电， 延长蓄电池的使用寿命； 可以消除充电过程中的极化现象， 提高充电效率。

　　在正常的使用条件下， 采用适当的浮充电压，免维护铅酸蓄电池的浮充寿命可达10年以上， 如果浮充电压偏差5%则使用寿命缩短1 /2.研究发现，在充电过程中蓄电池会产生极化电压， 使蓄电池端电压升高， 同时由于内部极化电阻随着充电时间的增加而增大， 反过来阻碍蓄电池的继续充电， 因此， 由极化电阻产生极化电压是影响充电效率的重要原因， 而采用开关充电方式可以有效地消除极化现象， 提高充电效率。

　　1 UC3906的结构及工作原理。

　　UC3906内部框图如图1所示，该芯片内含有独立的电压控制电路和限流放大器， 它可以控制芯片内的驱动器， 驱动器提供的输出电流达25 mA, 可直接驱动外部串联的调整管， 从而调整充电器的输出电压与电流。电压和电流检测比较器检测蓄电池的充电状态， 并控制状态逻辑电路的输入信号。

图1 UC3906内部结构框图

　　当蓄电池电压或电流过低时， 充电起动比较器控制充电器进入涓流充电状态， 当驱动器截止时，该比较器还能输出25 mA涓流充电电流。这样， 当蓄电池短路或反接时， 充电器只能以小电流充电，避免了因充电电流过大而损坏蓄电池。

　　蓄电池的电压与环境温度有关， 温度每升高1 ℃， 蓄电池单格电压下降4 mV, 也就是说蓄电池的浮充电压有负的温度系数- 4 mV/℃。普通充电器如果在25 ℃处于最佳工作状态， 在环境温度为0 ℃就会充电不足， 而在温度为45 ℃时可能因严重过充电而缩短蓄电池的使用寿命。而UC3906的最重要的特性是具有精确的基准电压， 其基准电压的大小随环境温度而变化， 且变化规律与铅酸蓄电池的温度特性一致。同时芯片只需1.7 mA的输入电流就可工作， 这样可以尽量减小芯片的功耗， 实现对环境温度的准确检测。在0~70 ℃温度范围内可以保证蓄电池既充足电又不会出现过充电现象， 完全满足蓄电池充电需要。

　　UC3906可构成双电平浮充充电器， 充电过程分为3个充电状态， 如图2所示： 大电流恒流充电状态， 高电压过充电状态和低电压恒压浮充状态。

图2 双电平浮充充电状态曲线

　　充电过程从大电流恒流充电状态开始， 在这种状态下充电器输出恒定的充电电流Imax, 同时充电器连续监控蓄电池组的两端电压， 当蓄电池的电压达到转换电压U12时， 其电量已恢复到放电容量的70%~90%, 充电器转入过充电状态。在此状态下， 充电器输出电压升高到Uoc; 由于充电器输出电压保持恒定不变， 所以充电电流连续下降， 当电流下降到Ioct时， 蓄电池的容量已达到额定容量的100% ,充电器输出电压下降到较低的浮充电压UF.