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研究与开发
大功率多充电模式航空铅酸蓄电池充电器设计
张建芳刘连生2
(1.中国民航大学工程技术训练中心,天津3003002.中国民航大学继续教育学院,天津300300)
摘要针对航空铅酸电池的特点,设计开发了一种具有多充电模式的航空铅酸电池充电器,
最大输出功率为400W。顔述了充电器的总体设计方案。主功率控制电路选用了UC2846控制芯片,
可以实现恒压恒流或涓流输出。充电控制电路的构建以芯片UC2909为核心,实现平均电流控制
介绍了主变压器、输出滤波电感和输出滤波电容等关键器件的选型和参数计算。研制成功的工程
样机可以实现三段式充电。样机的实测结果表明:该充电器具有充电时间短,波形稳定,尖峰小
精度高等有点,便于实际使用
关键词:铅酸电池;充电器;平均电流;输出功率;推挽电路
Design of High Power Multi-charging Mode Charger for
Lead-acid Battery
Zhang Jianfang Liu Liansheng
(1. School of Engineering and Technical Training, Civil Aviation University, Tianjin 300300
2. School of Continuing Studies, Civil Aviation University, Tianjin 300300)
Abstract A high power multi-charging mode charger for aircraft lead-acid batteries is designed
Its max power is 400W. The general design method of the proposed charger is introduced. The main
power control circuit is takes the UC2846 chip. It can output constant voltage/current or tiny current
The charging control circuit uses the UC2909. It can achieve average current control. How to choose the
transformer and filters. A phototype is developed. It can realize three state charges. Test results of the
phototype show that the proposed charger has the advantages of short charging time, stable waveform
little peak, high accuracy and easy for practical application
Key words: lead-acid battery; charger; average current; output power; push-pull circuit
航空铅酸蓄电池单格电压高,同等电压要求下充电控制电路、保护电路及辅助电源几个模块电路
单格数量少,费用低,所以在航空领域应用较广。构成,总体结构原理框图如图1所示。
铅酸蓄电池的充电方法主要有三种:恒流充电法
功
恒压充电法和阶段充电法。综合考虑充电电流和充
率
变
电时间,阶段充电法中的三段式充电最好。但是
换
电
航空铅酸蓄电池对充电器的要求,不仅要达到充电
路
效果最优,而且要求组件体积小,重量轻。本文设
控制信号
控制倌、
出
计的大功率航空铅酸电池充电器输出功率大,功率
も功率控制电路充电控地路采
保护信?
密度高,在实现电池大电流快速充电的同时,可以
保
辅助电
满足飞机对体积和重量的严格要求;具有多种充电
模式,不仅可以实现三段式充电,在低温和电池深
图1总体技术方案
度放电情况下还可以实现滑流充电。
其中充电控制电路根据输出电压及电流檢测偵
1总体方案
输出控制量给主功率控制电路,主功率控制电路根
充电器由主功率变换电路、主功率控制电路、
据充电控制电路给出的控制量输出PWM控制信号
26204年第12期
研究与开发
控制主功率变换电流,实现恒压恒流或涓流输出。2关键电路设计
保护电路检测输出电压电流,当发生输出过压、过
流或短路等故障时,输出保护信号,由主功率控制
2.1主功率拓扑及其控制电路设计
电路接受保护信号,屏蔽PWM输出控制信号,使
主功率拓扑采用推挽电路实现,主功率控制
电路采用基于电流型PWM控制芯片UC2846的控
主功率变换电路停止工作,实现保护功能。辅助电
源则提供辅助供电
制电路实现刚,采用原边峰值电流型控制,主功
率及其控制电路如图2所示。
??
图2主功率变换及其控制电路
其中电流互感器T1与R、R23、D1及电容C4
UC2909充电控制电路实现平均电流控制,为电
构成原边瞬时电流检测电路,电流检测值与原边实压外环、电流内环双环控制的,同时实现三段式充
际电流的关系为
电控制功能。其中R3、R3、R3s构成电阻分压网络
对输出电压进行检测,与R2、C24共同构成电压环;
R20、R36、R37及C26构成电流环。当电池电压较低
式中,m为电流互感器T1的匝比
时,电压环输出饱和,UC2909的11引脚输出电压
C3、R4和R1构成软起动及原边逐周限流电路,维持SV不变,电流环单独作用,实现恒流输出,
起动时间及逐周限流值满足:
进行恒流充电。当电池端电压逐步升高到一定值,
(2)电压环电流环共同作用,实现平均电流控制,输出
efp
电压恒定,进入恒压充电模式,此时8脚维持低电
此3R2(R4+R1
(3)
平,输出电流逐步减小,当充电电流减小到一定程
R3和Ro构成斜坡补偿电路,以増强控制稳定度,9脚电压达到2.3v时,8脚转换为高阻态,进
性。R2为输出电流检测电阻,检测输出平均电流:入浮充模式。各关键参数设计方法如下
Ⅳh为充电控制电路输入的控制信号,为模拟量;
恒流充电电流为
Protel为保护电路输入的保护信号,当该信号电压
榍值高于0.35V时触发保护,PWM信号屏蔽。
cc-1.852R37K24
2.2充电控制电路设计
式中,R24为输出电流采样电阻,如图2所示。
恒压充电电压
充电控制电路以UC2909充电控制芯片为核心
构建?,电路如图3所示
2.3x(R3+R3s+R31∥R
//R
?9
恒压充电转浮充充电模式充电电流门限值为
0.54×R6
R32R24
浮充充电电压为
2.3x(R3+R3+R1)
CIA
foat
R3
涓流充电电流为
0.023×R
图3充电控制电路
Ij=R29 R24
2014年第12期电27