文档介绍：摘要本作品本着对可充电电源进行保护性充电(低于设定电压阈值时为恒流充电状态,等于设定电压阈值时为恒压充电状态)而设计,它是以恒流源和恒压源为核心,用 AT89S52 单片机做主控芯片, 通过 A/D 、 D/A 芯片对采样信号进行数字化处理和转换输出控制信号,利用 MOS 管的工作特性对电路中电压电流等参数实现精确控制, LCD 显示屏实时显示工作状态的智能型数控充电电源。本数控充电电源不接负载时无电流与电压输出,当接入可充电电源时,首先检测其电压,若负载电压低于 10伏, 则自动进入恒流充电模式, 充电电流为: 快充( 200mA) , 慢充( 100mA) , 状态可调; 当负载电压达到 10 伏时, 自动进入恒压充电模式。本电源还有过热保护功能, 通过 PT1000 温度传感器检测负载温度, 当温度高于 60 度时, 自动切断充电输出,温度下降后,能自动恢复。可以说是一种功能相当完善的数控充电电源。关键词: 恒流源、恒压源、 AT89S52 单片机、 LCD 、 A/D 、 D/A 转换、 MOS 管、 PT1000 1. 系统原理及理论分析 单片机最小系统组成单片机系统是整个系统的核心部分,它主要用于键盘按键管理、数据处理、实时采样分析系统参数及对个部分反馈环节进行整体调整。主要包括 AT89S52 单片机、模数转换和数模转换芯片等。 系统性能系统通过单片机整体控制, 简化了电路, 避免了使用分立元件的繁琐和相互干扰,提高了系统整体的稳定性,恒流充电部分利用 MOS 管的高阻特性,很好的控制了回路电流的稳定性,恒压充电部分,集成三端稳压器的使用保证了负载两端电压的稳定,恒压和横流充电的结合实现了负载的安全性充电,实验证明该充电电源结构简单,慢充、快充可选,使用方便,使用 PT1000 使电路更加安全。 方案论证与比较 恒流源方案的选择方案一: 采用恒流二极管或者恒流三极管,精度比较高,但这种电路能实现的恒流范围很小,只能达到十几毫安,不能达到题目的要求。方案二:采用四端可调恒流源,这种器件靠改变外围电阻元件参数,从而使电流达到可调的目的, 这种器件能够达到 1~2000 毫安的输出电流。改变输出电流, 通常有两种方法:一是通过手动调节来改变输出电流,这种方法不能满足题目的数控调节要求;二是通过数字电位器来改变需要的电阻参数,虽然可以达到数控的目的,但数字电位器的每一级步进电阻比较大,所以很难调节输出电流。方案三:压控恒流源,通过改变恒流源的外围电压,利用电压的大小来控制输出电流的大小。电压控制电路采用数控的方式,利用单片机送出数字量,经过 D/A 转换转变成模拟信号,再送到运放电路进行放大。单片机系统实时对输出电流进行监控,采用数字方式作为反馈调整环节,由程序控制调节功率管的输出电流恒定。当改变负载大小时,基本上不影响电流的输出,采用这样一个闭路环节使得系统一直在设定值维持电流恒定。该方案通过软件方法实现输出电流稳定, 易于功能的实现,便于操作。所以我们选择方案三作为系统恒流源。 恒压源方案的选择方案一:采用稳压二极管,电路结构比较简单,操作方便,但精度不高,很难达到题目的要求。方案二: 采用三端稳压器, 电路结构更加简单, 三端稳压器本身是集成元件, 体积小,价格低,与一般的稳压电路相比内部增加了启动电路和过热、过流保护电路,保证了电压的稳定性,降低了系统的误差系数,但可控性不好。方案三:压控恒压源,和压控电流源的控制方式相似,利用电压的大小来控制输出电流的大小。电压控制电路采用数控的方式,利用单片机送出数字量,经过 D/A 转换转变成模拟信号,再送到运放电路进行放大。单片机系统实时对输出电流进行监控,采用数字方式作为反馈调整环节,使得系统保持恒压充电状态。该方案通过软件控制,易于功能的实现,操作方便。所以我们选择方案三作为系统恒压源。 反馈环节方案的选择方案一:使用普通电阻做采样电阻,构成反馈环节,由于普通电阻阻值不会太小, 导致采样电阻分压过大, 降低了系统的精确度, 使系统很难达到题目要求。方案二:选用标称阻值较小的锰铜丝电阻做采样电阻,系统要求当采样电阻上有 0~250mA 电流通过时, 通过运放有 0~5V 的电压变化输送给 ADC , 若设运放的放大倍数为 100 , 则可知采样电阻上有 0~(5V/100=) 的电压变化, 由欧姆定律可知采样电阻阻值: R=U/I== Ω。精度应控制在 3/250*100%=% 以内。因此我们使用标称阻值 Ω精度 1% 的标准锰铜丝电阻。 充电方式控制方案的选择方案一:由纯硬件实现, 设计麻烦, 而且使用很多分立元件, 不仅稳定性不好, 调试