基于單片機的脈沖快速充電系統的設計

采用的是反激式的開關電源電路，反激式開關電源比正激式開關電源少用了一個大的儲能濾波電感，以及一個續流二極管，因此，反激式開關電源的電路比較簡單，且體積小、成本低。此外，反激式開關電源輸出電壓受占空比的調制幅度，相對于正激式開關電源來要高很多，因此，反激式開關電源要求調控占空比的誤差信號幅度要比較低，誤差信號放大器的增益和動態范圍也要較小。正是由于這些優點，反激式開關電源在目前家電領域中被廣泛的使用。其電源電路如圖1所示。

UC3842是目前比較理想的新型的脈寬調制器，因此開關電源電路控制芯片采用UC3842。由該集成電路構成的開關穩壓電源與電壓控制型脈寬調制開關穩壓電源相比具有以下特點：1)微調的振蕩器放電電流，可精確控制占空比;2)電流模式工作到500kHz;3)自動前饋補償;4)鎖存脈寬調制，可逐周限流;5)內部微調的參考電壓，帶欠壓鎖定;6)大電流圖騰柱輸出;7)欠壓鎖定，帶滯后;8)低啟動和工作電流。

TL431稱為可調式精密并聯穩壓器，利用兩只外部電阻可設定2.5V~36V范圍內的任何基準電壓值。其工作原理是當輸出電壓U 0發生波動時，經電阻分壓后得到的取樣電壓就與TL431中的2.5V帶隙基準電壓進行比較，在陰極形成誤差電壓，使發光二極管的工作電流產生相應變化，再通過光耦去改變控制端電流Ic的大小，調節開關管的輸出占空比，使輸出電壓U0不變，從而達到穩壓目的。

2、充放電電路的設計

如圖2所示，本設計中的充放電過程主要由兩片P溝道的場效應管IRF9540N來完成。Q2管控制系統的充電過程，Q3主要來控制放電脈沖。

3、采集部分

在MSP430F149 中有1個12位精度的AD轉換模塊ADC12.ADC12可以對8個外部模擬信號之一或4個內部電壓之一作轉換，由ADC內核把模擬信號轉換成12位數據并存入轉換存儲寄存器。內核用到2個參考電平，即VR+和VR-作為轉換范圍的上下限和讀數的量程值和“0”值。轉換數值在輸入信號大于等于VR+時為滿量程，小于等于VR-時為“0”。蓄電池端電壓通過兩個電阻R2和R6分壓方式，將單片機采樣電壓值AD1限制在輸入電壓量程范圍內。充電電流和放電電流都通過電阻轉化成相應的電壓值，送入單片機的AI口。三路AD采樣結果分別存儲在相應的ADC12MEMx寄存器中。

4、驅動部分

根據三路AD采樣結果確定充電器的充電狀態后，由單片機輸出兩路占空比可調頻率為1kHz的PWM波形PWM1和PWM2分別用來控制兩只三極管2N5551的導通程度，三極管集電極電流會隨著不同，再經電阻分壓后提供不同的電壓給場效應管的柵極，驅動MOSFET，輸出不停大小的漏極電流Id，給蓄電池提供大小不等的充電電流和放電脈沖幅值，最終達到脈沖充電的效果。