车载充电机的电瓶电压采样及处理

2016-12-21黄集强汪军锋黄静叶爱民

电子技术与软件工程 2016年20期

黄集强++汪军锋++黄静++叶爱民

摘要本文首先介绍车载电子充电机的基本原理，然后从采样值类型分析两种常用的采样电路工作原理及特点。结合车载电子充电机的电瓶电压采样的特点，介绍一种车载智能充电机的电压采样电路及信号处理方案，分析了本设计采用的采样电路的工作过程及原理。本电路具有工作稳定、采样值准确等优点，可广泛用于各类电压采样系统。

【关键词】智能控制电瓶电压采样采样电路

1 引言

随着国民经济和现代科技的不断发展，人们对供电场合要求越来越多，对可靠性的要求越来越高。近年来，车载电子充电机由于体积小、可靠性高等特点，已经被用于生产生活领域。这其中，智能充电机被电源设计工程师高度关注。所谓智能充电机技术指的是采用智能充电技术，充电过程由单片机进行全过程控制，无须人工干预。充电机按照充电特性曲线进行充电，避免过充电，完全做到全自动工作状态。其优点主要有稳定性高、对电网波动适应能力强、故障率低、效率高等，是现代充电机的主流方向。本文以智能充电机为例，分析其中电瓶电压采样电路及信号处理方案。

2 车载智能充电机的基本原理

本设计中，智能充电机主要有智能控制模块、反激变换模块、电压转换模块、功率变换模块、防护模块、显示模块等部分组成，如图1所示。

电压转换模块将输入交流电经过全波整流、滤波、稳压等处理过程，经反激变换模块将电能变换成脉冲磁能，通过整流变换模块转变为脉冲直流；输出模块平抑脉冲值为直流电后，送入蓄电电瓶蓄能。在全过程中，智能控制模块随时对电瓶电压进行采样，经单片机智能处理后，对各输出模块进行控制，协调全都充电过程。各防护模块对相应模块进行实时保护，防止各模块电路过载过热。显示模块则显示输出状态。

3 采样电路及处理

前面提到，智能控制模块中包括温度传感器、AD转换电路和控制电路；其工作工程如下：温度传感器将温度转换成输出电压Vi连接到AD转换电路的输入端口，AD转换电路的输出端口将输出Vo连接到控制电路的输入端，控制电路根据输入量大小进行判断，控制输出电路的工作状态，如图2所示。

图2显示的采样值的准确度直接决定控制器的控制精度，因此采样电路的选择决定控制电路控制能力的好坏。采样电路根据采样值的特点有电压采样和电流采样电路。下面分别以直流电压采样和电流采样分析其工作过程。

图3显示的是常用直流电压采样电路，包括过零检测电路、D触发器等部分组成。

输入端信号取自a相的检测电压，经过过零检测电路后得到正负两个电平，随后进入光电隔离TLP521产生高电平和低电平进入D触发器MC14538的正的触发使能输入引脚A，当A为高电平时，输出引脚Q输出一个脉冲，这个脉冲宽度由电阻Rl。和电容C决定。当然这里希望脉冲宽度越小越好，否则将影响STATCOM的输出电压与其接入点电压的同步。与此同时，可以通过设置ADMC401的内部寄存器PWMSYNCWT寄存器与信号脉冲相匹配。

图4显示的电路为常用直流采样电路图，和直流电压信号调理电路完全一样，但前端的采样器件不同，这些器件对用户的接口统一为电流信号。

前端电流检测采用霍尔效应电流变换器，原边与副边之间是电气隔离的，该传感器可用于测量可用于测量直流、交流、脉冲信号。这种霍尔传感器主要的优点有：出色的精度；良好的线性度；低温漂；最佳的反应时间；宽频带；无插入损耗；抗干扰能力强；电流过载能力，因此选用此种类型的传感器可以达到良好的采样要求。

结合本控制电路的特点和需求，本设计采用直流电压采样电路，电路原理图如图5所示。输入端信号自signal端，通过稳压管D2稳压后，经光耦输入单片机控制端口，单片机采用自带AD转换模块，根据控制量判断充电机的工作状态。该电路相比一般电压采样电路而言，具有取样值稳定，精度高等特点。

4 结论

本文通过对充电电瓶电压的采样，应用两种常用的采样电路工作原理，对各电路进行有效控制，使车载电子充电机的工作更安全、更高效。文章结合车载电子充电机的电瓶电压采样方式，分析了采样拓扑电路的工作过程及原理。

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