科士达UPS充电器的设计
2019/5/23 8:48:42 点击：
蓄电池是UPS的心脏,没有蓄电池只能称作交流电压稳压稳频电源,当电池充电单元以0.1C的电流充电,如果超过这个值,对电池寿命就有影响,因此,就需用一个稳压范围宽、波动小的稳压电源[1]。下面讨论由AT89C51控制的开关电源充电器原理及其各部分的设计过程。
1桥式整流、开机缓冲、滤波电路
开关电源内部噪声比线性调整式电源要大得多,开关电源本身是一个干扰源,为阻止高频干扰反串入交流电网,必须在开关电源中设置馈线低通滤波器[2],C5为一简单的低通滤波器,目的是消除从交流电中引入的噪声。D1-D4为桥式整流二极管,采用ZK200大功率整流二极管完全符合此电路的要求。
C1、C2、C3和C4分别与四只二极管并联,其作用是抑制在二极管上产生的浪涌电流[3]。
无源变压器开关电源的滤波电路由C7与C8组成,它跟常规直流稳压电源的滤波电路一样,都是将脉动直流电转变成直流电压。C7是高频滤波电容,C8为低频滤波电容。在整流和滤波之间串入的限流电阻R1限制了电容C6的充电电流,经过一段时间(大约0.2S),C6上的电压达到继电器T动作电压时,R1被短接,完成启动,但R1得用大功率电阻。
2 它激励开关稳压
图2便是单端反激式开关稳压电路。图中高频变压器初次级绕组同名端相反。其工作过程是:当Q1管导通时,变压器次级绕组上的感应电压V2使二极管D6截止(因反接),次级绕组上没有电流流过;当Q1管截止时,次级绕组上的电压V2极性反转使二极管D6导通,并向提供电流。单片机通过R5激励Q2,通过Q2使Q1彻底饱和。输出电压经检测电路的电阻分压作为反馈信号经过A/D转换器送往单片机使其能稳定输出电压不变[1]。
3 恒流源
恒压充电对电池的充电在一定意义上说比较合适,那么如果再用恒流控制起始充电,对电池的保护就更好了。一般蓄电池充电电流(出厂前设定)设定一般为0.1C。如经常停电的地区每天停电2~3次,充电电流的设置应在0.15C~0.2C。为此,使用转换开关S,以方便用户对不同供电情况进行调整,还设置恒流充电切换[3],由单片机控制s3实现线路切换,如图3所示。
威尔逊电流源是输出电流非常稳定的电流源,基极电流影响小,输出电流与基准电流传输精度高,此设计中设定,在不经常停电端用0.1C电流充电,经常停电端用0.15C电流充电。那么对于100Ah的蓄电池,其充电流就分别为:10A、15A。R6为不经常停电端,流过它的电流就约为10A,经常停电端的R7则就应通过约15A的电流。对于经常不停电端的R6,要使流过蓄电池的电流为10A;选5.6Ω的电阻就可以了。那么蓄电池的电流将是9.73A。对于不怎么停电的地区,选用5.6Ω是完全合适的。对于电阻R7,就选用了3.6Ω的电阻,其蓄电池电流为15.136A,合适。
1桥式整流、开机缓冲、滤波电路
开关电源内部噪声比线性调整式电源要大得多,开关电源本身是一个干扰源,为阻止高频干扰反串入交流电网,必须在开关电源中设置馈线低通滤波器[2],C5为一简单的低通滤波器,目的是消除从交流电中引入的噪声。D1-D4为桥式整流二极管,采用ZK200大功率整流二极管完全符合此电路的要求。
C1、C2、C3和C4分别与四只二极管并联,其作用是抑制在二极管上产生的浪涌电流[3]。
无源变压器开关电源的滤波电路由C7与C8组成,它跟常规直流稳压电源的滤波电路一样,都是将脉动直流电转变成直流电压。C7是高频滤波电容,C8为低频滤波电容。在整流和滤波之间串入的限流电阻R1限制了电容C6的充电电流,经过一段时间(大约0.2S),C6上的电压达到继电器T动作电压时,R1被短接,完成启动,但R1得用大功率电阻。
2 它激励开关稳压
图2便是单端反激式开关稳压电路。图中高频变压器初次级绕组同名端相反。其工作过程是:当Q1管导通时,变压器次级绕组上的感应电压V2使二极管D6截止(因反接),次级绕组上没有电流流过;当Q1管截止时,次级绕组上的电压V2极性反转使二极管D6导通,并向提供电流。单片机通过R5激励Q2,通过Q2使Q1彻底饱和。输出电压经检测电路的电阻分压作为反馈信号经过A/D转换器送往单片机使其能稳定输出电压不变[1]。
3 恒流源
恒压充电对电池的充电在一定意义上说比较合适,那么如果再用恒流控制起始充电,对电池的保护就更好了。一般蓄电池充电电流(出厂前设定)设定一般为0.1C。如经常停电的地区每天停电2~3次,充电电流的设置应在0.15C~0.2C。为此,使用转换开关S,以方便用户对不同供电情况进行调整,还设置恒流充电切换[3],由单片机控制s3实现线路切换,如图3所示。
威尔逊电流源是输出电流非常稳定的电流源,基极电流影响小,输出电流与基准电流传输精度高,此设计中设定,在不经常停电端用0.1C电流充电,经常停电端用0.15C电流充电。那么对于100Ah的蓄电池,其充电流就分别为:10A、15A。R6为不经常停电端,流过它的电流就约为10A,经常停电端的R7则就应通过约15A的电流。对于经常不停电端的R6,要使流过蓄电池的电流为10A;选5.6Ω的电阻就可以了。那么蓄电池的电流将是9.73A。对于不怎么停电的地区,选用5.6Ω是完全合适的。对于电阻R7,就选用了3.6Ω的电阻,其蓄电池电流为15.136A,合适。
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