锂电池的开关电源式智能管理系统设计
时间：09-05
来源：与非网
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(1)主功率电源控制部分的设计
由于电路为PF C+D C／D C的两级形式，为了简化控制电路，我们使用TI公司生产的UCC28517混合控制芯片来实现控制功能。UCC28517是UCC2851x系列中的一种，这一系列混合控制芯片的一个重要特点，是能够提供上升沿触发PFC信号，下降沿触发PWM信号(TEM／LEM)的功能，可显著地减小了蓄能电容上的电流纹波。芯片还提供了平均电流模式PFC控制、可选的PFC与PWM频率比(1：1或者1：2)、欠压保护、DC／DC级可编程软启动等等功能。我们选择的UCC28517频率比为1：2，DC／DC级控制在PFC级输出电压达到额定值的90％时才开始工作，遇到线电压下降或者关断情况，DC／DC控制级可以在PFC输出电压下降到额定值的47％时才关断，减小了电网波动对电路的影响。
PFC电路功率因数校正主要是PFC电压调节环和电流调节环的设计，电压调节环的设计如图5所示，电压调节环的设计不仅仅需要提供电路的稳定性，而且必须衰减二次谐波对THD的影响。电流调节环的设计如图6所示，与电压调节环不同的是，电流调节环的带宽必须足够大，以使PFC电流能够紧跟输入电压的变化。
DC／DC部分采用具有电流前馈环节的电流控制模式。电流控制模式由于电流环的前馈作用，使整个系统成为一个单极点的系统，调节环就相对容易稳定。充电器的恒流恒压输出都通过DC／DC的输出来实现，所以DC／DC部分的控制回路必须要有两个并联的调节环节：电流调节和电压调节。两个调节环的参考值都由单片机提供，电路如图7所示。
(2)单片机部分及保护电路的设计
在整个智能管理系统中，单片机作为整个系统的控制者，起着非常重要的作用。它必须能够根据电压、电流采样，判断电池目前所处的状态；针对不同的状态，决定允许哪些操作，禁止哪些操作，并通过液晶显示告知用户；在电池状态不正常时，它应该能够及时发现并且通过报警手段提醒操作人员的注意。
图8为电池组部分及其控制电路的示意图。由于电池电压不可能完全放完，因此单片机通过电池组的端压稳压后供电。电池为串联结构，在电池的最负端接一个阻值很小的电流采样电阻，由于电池组既可以充电也可以放电，因此电流采样电阻上的电压可正可负，需要有一个绝对值放大电路来放大正负电压。绝对值放大电路见图 9。每节电池的正端都有电压采样点，通过电压跟随器将电压信号输送到AD转换器的其中一个通道。使用电压跟随器可以使输入阻抗无穷大，从而减小对电池电流的抽取，减小电池无谓的功耗，增加电池的使用时间。
电路在输出30V情况下，整机效率与输出负载电流的关系图如图13所示。
充电机输出电压为12．6V，负载为电池组情况下，电路的输出电压纹波如图14所示。可见电压纹波基本控制在50mV左右，能够满足为锂电池充电所需要的电压精度要求。
实验结果表明：以单片机为核心的电池管理系统能够提供高性能、高灵活性的解决方案。
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