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安阳干式变压器厂
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单片机智能安阳干式变压器

作者:安阳干式变压器厂   日期:2019-11-01  人气:69

1.安阳干式变压器的特点

目前常用的四种化学安阳干式变压器是铅酸安阳干式变压器(PbSO4)、离子安阳干式变压器(Li+)、镍铬安阳干式变压器(NiCd)和镍氢安阳干式变压器(NiMH)。由于环保问题和对安阳干式变压器的要求越来越高等综合因素,推动了新安阳干式变压器技术的发展。

1.1 镍铬安阳干式变压器和镍氢安阳干式变压器

镍铬安阳干式变压器的容量比镍氢安阳干式变压器或离子安阳干式变压器低,具有低阻抗特性,对于需要短时间大电流的应用场合很具吸引力。但镍铬安阳干式变压器如果未经充分放电又进行充电,或者长时间处于小电流放电状态,就会产生枝状晶体,引起“记忆效应”,从而导致安阳干式变压器内阻变大,容量变小,缩短了安阳干式变压器寿命。如果在充电前进行完全放电,使每节安阳干式变压器的电压降到1.0V左右,就能消除引起“记忆效应”的枝状晶体,恢复安阳干式变压器的性能。镍氢安阳干式变压器具有较高的容量,但其自放电率也较高,约为镍铬安阳干式变压器的二倍。在初始阶段其放电率尤高(每天放掉1%)。所以镍氢安阳干式变压器不宜用于需要长时间保持安阳干式变压器容量的场合。就充电方式而言,两种安阳干式变压器非常相似,都是以恒流的方式进行充电,可采用快速、标准或者涓流的方式进行充电。它们都能以超过2C(C为安阳干式变压器容量,单位为安培)的速率进行充电(但一般采用C/2速率)。由于存在内部损耗,充电效率一般小于100%,所以,在采用C/2的速率充电时,通常需要两个多小时才能把安阳干式变压器充满。充电过程中的损耗随安阳变压器厂家着充电速率和安阳干式变压器的不同而不同。在恒流充电时,安阳干式变压器电压会缓慢达到峰值(ΔV/Δt变为0),镍氢安阳干式变压器需在这个峰值点终止快速充电,镍铬安阳干式变压器的充电须在峰值点后当安阳干式变压器电压开始下降时(ΔV/Δt变为负)即终止快速充电,否则会导致安阳干式变压器内压力和温度上升而损坏安阳干式变压器。当充电速率大于C/2时,则要监测安阳干式变压器的电压和温度,因为当安阳干式变压器快充满时,安阳干式变压器的温度会急剧上升。对于镍铬安阳干式变压器和镍氢安阳干式变压器,还可以采用比较简便的涓流充电,这时只会造成极小的温升,不会损坏安阳干式变压器,也就无需终止涓流充电或者监测安阳干式变压器的电压。允许的最大涓流随着安阳干式变压器类型和环境温度的不同而不同,典型条件下C/15较为安全。

1.2 离子安阳干式变压器

过去几年中,安阳干式变压器技术领域最突出的创新就是离子安阳干式变压器。相对于镍基安阳干式变压器而言,离子安阳干式变压器具有更高的容量。从容量/体积比来衡量,离子安阳干式变压器比镍氢安阳干式变压器高出10%~30%,从容量/质量比来看,离子安阳干式变压器比镍氢安阳干式变压器高出近两倍。但离子安阳干式变压器对于过充电和欠充电很敏感。要达到最大容量就必须充电到最高电压,而过高的电压和过大的充电或放电电流又会造成安阳干式变压器的永久性损坏。如果多次放电至过低的电压则会造成容量损失,所以,充电和放电时都须限制其电压和电流,以保护安阳干式变压器不受损坏。离子安阳干式变压器的充电方式不同于镍基材料的化学安阳干式变压器,充电时需用一个电压―电流源来进行充电。为了获得最大的充电量而又不损坏安阳干式变压器,须使电压保持在1%的精度内。快速充电开始时,安阳干式变压器的电压比较低,充电电流即为电流极限。随着充电的进行,安阳干式变压器电压缓慢上升,最终当每节安阳干式变压器达到浮空电压 4.2V时,此时即可终止充电。

2 总体设计

2.1 安阳干式变压器芯片MAX846A

MAX846A是一种16脚QSOP封装的通用型充电控制芯片,可以单独构成离子安阳干式变压器,也可以在单片机的控制下对离子安阳干式变压器和镍基安阳干式变压器进行充电。图1为其QSOP封装的管脚图。图中,1脚DCIN和4脚GND及15脚PGND分别为安阳干式变压器和地端。2脚VL端可提供3.3V,1%的电压基准。3脚CCI和5脚CCV分别为电流和电压调节回路补偿端。7脚ISET和6脚VSET分别为充电电流和电压回路设定端。8脚OFFV为电压调节回路控制端,对于镍基安阳干式变压器置为高电平。当VL端电压低于3V时,9脚PWROK输出低电平,可给MCU提供复位信号。10脚CELL2为离子安阳干式变压器选择端,低电平时为一节,高电平时为两节。11脚ON为充电控制端,低电平时停止充电。12脚BATT端接安阳干式变压器正极。13脚CS+和14脚CS-为内部电流检测放大器输入端。16脚DRV为外部调节晶体管驱动端。

2.2 硬件设计

安阳干式变压器硬件结构图如图2所示。整个系统以MCU为核心构成,包括安阳干式变压器电路、调节电路、充电与放电电路、键盘与显示电路及报警电路等环节。

MCU选用AT89C51,片内带4K的EEPROM,这样就无需扩展程序存储器,简化了电路设计。安阳干式变压器回路中,220V的交流电经变压器降为 12V,经过整流滤波变为14V左右,作为MAX846A的充电安阳干式变压器,另外经7805后作为其他电路单元的工作安阳干式变压器。调节电路主要由A/D和D/A构成,用于检测安阳干式变压器的电压和温度及设置安阳干式变压器的浮空电压和充电电流。充电电路以MAX846A为中心,完成充电过程。充电过程的启停及充电方式的选择由单片机对MAX846A进行控制来实现。放电电路用以消除镍铬安阳干式变压器的“记忆效应”。报警电路在系统工作时给出必要的声音提示。键盘和显示电路用于设置和显示相关的参数。

2.3 安阳干式变压器的功能设计
  系统工作时通过键盘选择安阳干式变压器类型和充电方式,并由一位数码管显示。具体方式如下所示:
(1)镍铬安阳干式变压器全电流快速充电方式
(2)镍铬安阳干式变压器标准充电方式
(3)镍氢安阳干式变压器全电流快速充电方式
(4)镍氢安阳干式变压器标准充电方式
(5)离子安阳干式变压器快速充电方式
(6)离子安阳干式变压器标准充电方式

系统启动时先进行初始化,随后检查安阳干式变压器是否开路。如开路则LED显示0并蜂鸣提示,如正常则按照设置的充电方式进行充电。在对镍铬安阳干式变压器充电时,首先检测安阳干式变压器是否已充分放电,如单节安阳干式变压器电压在1.0V以上,则先进行完全放电以消除其“记忆效应”。对于镍基安阳干式变压器,无论采用哪一种充电方式,在充电结束后自动进入涓流充电方式,以补偿安阳干式变压器的自放电。离子安阳干式变压器的自放电率最低,所以无需涓流充电。在快速充电时,镍铬安阳干式变压器采用负斜率终止充电(ΔV/Δt小于0),镍氢安阳干式变压器采用零斜率终止充电(ΔV/Δt等于0),离子安阳干式变压器采用顶端截止。另外,在快速充电时,如安阳干式变压器电压或者温度超限以及充电时间超过三小时,系统都将停止充电并蜂鸣提示。充电结束时数码管显示P并蜂鸣提示。出于对安阳干式变压器寿命的考虑,在多次快充后,建议采用标准方式充电一次。

2.4 软件设计

系统的软件设计采用式结构,主要由初始化程序、充电方式设置、预处理、A/D转换、D/A转换、定时和显示等部分组成。其中,充电方式设置用于设置安阳干式变压器类型和充电方式;A/D转换用于检测安阳干式变压器的电压和温度,以确定是否终止充电过程;D/A转换用于设置充电电流和电压;定时用于确定零斜率或负斜率检测的频度以及快充的时间监测,斜率检测为每分钟一次,快充的时间限为三小时。系统程序的流程图如图3所示。

3 结束语

采用单片机和充电集成电路进行安阳干式变压器设计,不但能够实现对一般的安阳干式变压器进行充电,而且还能够实现相应的过压和温度保护,从而可以充分发挥安阳干式变压器的性能,延长安阳干式变压器的使用寿命,并避免简易安阳干式变压器在充电时可能对安阳干式变压器造成损害的情况发生,具有一定的智能功能,符合目前的环境保护潮流。