36V／10A镍氢电池充电电源的设计和实现

摘要：主电路采用全桥变换拓扑形式，控制电路以UC3825集成控制芯片为核心设计了36V/10A镍氢电池充电电源。为满足充电特性的要求，设计了恒压限流电路及PI调节电路，从而提高了电源的稳态性能和动态性能。设计的过流、过压保护电路，有效地提高了电源的可靠性。 关键词：PI调节；恒压限流；过流过压保护；斜波补偿；EMI; 目? 录1 绪? 论??? 1.1课题背景??? 1.1.1当今镍氢充电电池电源现状??? 1.1.2镍氢充电电池电源发展前景??? 1.1.3电源ＥＭＩ滤波器的正确选择与使用2系统分析??? 2.1主控芯片UC3825 的电路2.2 电源电路2.3系统功能模块介绍??? 2.3.1 主电路??? 2.3.2 驱动电路??? 2.3.3 控制电路??? 2.4 整体电路??? 2.5 小结??? 3镍氢充电电池工作原理及充电特性??? 3.1镍氢充电电池工作原理??? 3.2镍氢充电电池充电特性??? 3.3 充电过程与充电方法4 系统详细设计与实现??? 334.1 系统工作原理介绍??? 4.2系统数据流图??? 5 结束语??? 33参考文献??? 34致谢??? 34附录??? 课题背景 ?随着数码行业的爆破性增长，市场上出现了越来越多的高科技数码产品，从早期的巨型电脑到如今的掌上数码电脑。21世纪是高科技的世纪，现在市场上比较盛行的数码产品有PDA、WALKMAN、MP3、U盘、MP4、移动电话、掌上数字电脑、电动自行车、数码照相机、数码摄像机、录音笔、电动玩具、数码无绳电话、CD播放机等等。随着科技的迅猛发展，现在越来越多的数码产品都向轻便型和超小型发展，因此对其供能系统有了更高更新的要求，现在比较受商家和顾客欢迎的电池都满足高能量、小体积、环保节能等设计要求。于是就有了我们对电池选择的讨论。 现在我们经常用到的电池主要有以下这些：手机电池、对讲机电池、无绳电话用电池、通讯电源用电池、笔记本电脑用电池、摄录一体机设备用电池、电动工具用电池、电动玩具电池、应急照明电池、UPS电源系统用电池、电力开关柜电池、电力储能型电池、电动车电池及其它特殊用途电池等。 UPS用蓄电池、通讯用蓄电池、电力系统用电池、新型化学与物理电池、铁路系统用蓄电池等。锌锰干电池、碱锰电池及可充碱锰电池、一次锂电池、镍氢镍隔电池、锂离子电池、铅酸电池、固体电解质电池、导电聚合物电池、锌空气电池、锌银电池、锌镍电池、热电池、燃料电池、太阳能电池及其它新型电池。 现如今我们使用的电池主要有3种，1.镍铬电池、2.镍氢电池、3.锂电池；它们一般表示为：镍镉NI-CD、镍氢NI-MH、锂电LI。最近几年，在笔记本领域还出现了一种燃料电池，它的副产品只有水和热量，无噪音，基本无污染，效率比起一般的发电系统高的多，达到43～58％，如果把反应产生的热量也利用上，效率可以高达80％是一种清洁环保的电源。由于其技术还不够完善，还有很多问题需要解决，现在它在成本、体积、重量、燃料获取便利性上都绝对无法和传统的锂电池和聚合物锂电池竞争。 镍镉NI-CD电池由于年代过于早，因此有了很多令人头疼的缺点，如：体积大、份量重、容量小、寿命短、有记忆效应等（一无是处），现在已经不再使用。 现在的电池主要还是LI锂电池和NI-MH镍氢电池两种。 锂电池，具有体积小、重量轻、容量大、记忆效应低、充电时间短等优点，颇受用户喜爱，但是你常常会在电池的背面看到妥善抛弃和处理锂电池的指示吗？因为锂电池的随意抛弃将造成环境污染。 其中镍氢电池是电池业中最活跃的一种，相对于其他电池，镍氢电池要更环保一些，它也是目前为止最环保的电池了。密封镍氢电池是新型的三次电池，无论它的独特的外形还是高达4MPa的内部气体压力都使人感到新奇． 镍氢电池是锅镍电池技术和燃料电池技术相结合的产梆M．其正极来自铜钱电池的氧化镣电极．负极来自燃料电池的氢电极．但作为一种新体系．镍氢电池有自己独特的技术特点，它不同于锅镍电池，它的负极活性物质是氢气，气体电极和固体电极的共存产生了氢镍电池新的技术特性．它也不同于燃料电池，它能反复充电和放电循环使用，作为活性物质的氢气将在催化电极上反复生成a1消失，? 氢气压力变化范围在o．3—4MPa或更大一些．密封二次氢镍电池也常被称为高压氢镍电池，以区别于以金属氢化物为负极材料的另一类氢镍电池． 镍氢电池的主要优点是： ? （1）能量高． ? （2）充放电循环寿命长，即使在深放电的使用条件下也具有很长的循环寿命． ? （3）承受过充电和过放电的能力强． ? （4）电池内部氢气‘压强’u压力对应了电池电荷电状态． ?它的主要缺点是： ? （1）初始成本较高． ? （2）自放电速度较大，并且与氢气压力成正比． 锂电和镍氢电池的另一个区别就是充电次数，一般锂电的充电次数为只有400－600次，经过特殊改进的产品也不过800多次，一般使用2年左右就报废了，这就是为什么一般笔记本厂商只对电池采取1年包修的原因。而相对于锂电池，镍氢电池的充电次数就要多的多了，一般为700次以上，质量好的电池可以充放电1200次，镍氢电池的寿命要比锂电池长多了。 镍氢电池以其实惠、环保的优势越来越得到玩家的青睐和批量采购，很多朋友通过将镍氢电池和CRAB品牌电池盒、标签的搭配，为以上不同的产品购置了匹配的镍氢电池。 对于镍氢电池现在市场的关注越来越大，充电电池的发展必然会带动这种电池副产品的昌盛。镍氢电池充电电源作为购买镍氢电池的必备套件，也会有相当好的研究和发展前景。 1.1.1当今镍氢充电电池电源现状 镍氢电池已广泛应用于移动电话、便携式计算机等领域。1999年日本镍氢电池的产量己经超过4亿只。大规模生产的产品主要包括园林形A入A系列、AA系列、A系列和方形电池系列，电池容量提高很快、应用于手机的AAA型镍氢电池的容量从500mAh提高到了700mAh从。 我国对镍氢电池的需求十分强劲，2000年我国仪手机市场对镍氢电池的需求量就达到1．5亿只左右。随着镍氢电池生产工艺的口益成熟和大电流放电性能的提高，镍氢电池在电动工且、电动汽车等领域表现出旺盛需求趋势，发展前景十分广阔。 全世界对镍氢电池的生产研究，现在这个领域出现了良好的趋势。镍氢充电电源已经在市场上出现了很多品种，但是这些品种都存在着这样或那样的一些缺陷，整个镍氢充电电源技术还需要进一步的研究和提高。 生产厂商与研究机构 目前国内从事镍氢电池电源生产与研究的单位主要有：信息产业部电子18所、中山高科技型储能材料工程中心、天津蓝天三洋电源公司、天津和平海湾电源公司、沈阳三普电池公司、广东佳力电池公司等。其中和平海湾和三普公司的年生产能力都在3千万只以上。 国外从事镍氢电池大规模化生产的主要厂家都集中在日本，它们是三洋、松下和东芝公司，这三家公司实际生产量分别约占有市场份额的40％、30％、20％，其月生产能力都已达到1500万只。三洋公司的月产能力巳达到1800万只。