1 概 述

　　電子信息技術(shù)的快速發(fā)展使得各種各樣的電子產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，并朝著便攜和小型輕量化的趨勢(shì)發(fā)展，這也使得更多的電氣化產(chǎn)品采用基于電池的供電系統(tǒng)。目前，較多使用的電池有鎳鎘、鎳氫、鉛蓄電池和鋰電池，由于它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)使得它們?cè)谙喈?dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)將共存發(fā)展［4］。由于不同類型的電池的充電特性不同，目前通常對(duì)不同類型，甚至不同電壓、容量等級(jí)的電池使用不同的充電器，這在實(shí)際使用中有諸多不便。本文設(shè)計(jì)了一種通用型的充電器，可對(duì)電壓等級(jí)為1.2V～48V的鎳鎘、鎳氫、鉛蓄電池和鋰電池進(jìn)行充電。為達(dá)到如此寬的充電范圍，充電電源采用二級(jí)電路拓?fù)?，并使用同一PWM信號(hào)源對(duì)兩級(jí)電路進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。該電源在 85VAC～265VAC的通用輸入范圍內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)1.2V（0.3A）～60V（1.6A）的寬范圍輸出。同時(shí)使用單片機(jī)進(jìn)行充電控制，先進(jìn)的慢脈沖快速充電法［4］，并綜合使用定時(shí)控制、電壓控制和溫度控制來(lái)中止快速充電，確保不會(huì)因過(guò)充電而損傷電池。

　　2 充電電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方案

　　由于要求充電電源的輸出變化范圍為1.2V（0.3A）～60V（1.6A），采用單級(jí)變換器很難實(shí)現(xiàn)這 么大的變化范圍，故采用了兩級(jí)結(jié)構(gòu)，電源主電路如圖1所示，交流輸入經(jīng)整流濾波得到穩(wěn)定的直流電壓DCin，首先經(jīng)單端反激變換器預(yù)穩(wěn)壓，并實(shí)現(xiàn)輸入級(jí)與輸出級(jí)的隔離，然后再經(jīng)BUCK變換器進(jìn)一步降壓，得到所需輸出電壓。為了保證單端反激變換器能穩(wěn)定工作，加入了假負(fù)載R2。由于電池等效于一個(gè)大電容，故輸出端可不加濾波電容。

　　為簡(jiǎn)化控制，采用同一PWM信號(hào)對(duì)兩級(jí)變換器進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。單端反激變換器的的占空比一般應(yīng)不超過(guò)0.5，以減小開關(guān)管電壓應(yīng)力，而BUCK變換器則希望盡量提高占空比，以改善輸出電壓波形和動(dòng)態(tài)響應(yīng)，因此，在保證能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的輸出變化范圍的情況下，應(yīng)盡量提高BUCK變換器的占空比，這樣就不能采用完全相同的PWM信號(hào)同時(shí)控制兩級(jí)變換器。為此，本文給出了一種相對(duì)簡(jiǎn)單的控制策略，使用同一 PWM信號(hào)變換出占空比不同的兩路PWM信號(hào)，分別控制兩級(jí)變換器，具體實(shí)現(xiàn)方法如下所述。

　　對(duì)于任一方波信號(hào)，要改變其占空比（對(duì)應(yīng)于導(dǎo)通時(shí)間，即信號(hào)處于高電平狀態(tài)的時(shí)間），一般有兩種實(shí)現(xiàn)途徑：一是改變其導(dǎo)通時(shí)間而頻率保持不變，二是改變其頻率而導(dǎo)通時(shí)間保持不變。本文采用后一種途徑，即用PWM控制器輸出的信號(hào)直接控制BUCK變換器，而在保持導(dǎo)通時(shí)間不變的情況下將其信號(hào)進(jìn)行二分頻，得到占空比減半的信號(hào)來(lái)控制單端反激變換器。具體實(shí)現(xiàn)電路如圖2（a）所示，源信號(hào)經(jīng)分頻器二分頻，得到頻率減半的信號(hào)，再與源信號(hào)相與，即得到導(dǎo)通時(shí)間不變而頻率減半的信號(hào)。電路中各點(diǎn)波形參見圖2（b）。