智能充电器驱动电路的研究与设计①

李文萱 赵新华 冯巧红

[摘 要] 随着铅酸蓄电池的发展，智能充电器的应用越来越广泛。主要对智能充电器的驱动电路进行了研究和设计，包括移相谐振控制器UC3875的介绍、EXB840驱动模块应用以及看门狗技术电路设计。

[关 键 词] 蓄电池；智能充电器；驱动电路

[中图分类号] TM910.6 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）07-0032-01

一、移相谐振控制器UC3875的介绍

UC3875是美国Unitrode公司针对移相控制方案推出的集成芯片，主要电气特性如下：

可实现0%～100%的占空比控制；欠压锁定（UVLO）功能；软启动控制功能；4个2A图腾柱式输出级；10MHz误差放大器；启动电流只有150uA；5V基准电压可微调；UC3875具有20个管脚的封装形式，如图1所示，主要管脚功能简要说明如下：

（1）VREF提供+5V基准电源。（2）E/AOUT是片中误差放大器的输入口。如果PWM比较器其输出电压小于1V时，相移角为0度。（3）EA+，EA-分别是同相、反相输入端。（4）OUTA，OUTB，OUTC，OUTD是四个输出驱动信号端，最大占空比50%。（5）VC电压为输出级开关管及偏压电路的电源电压。VC超过3V，其电路就能正常工作，VC大于12V，可以获得最佳性能。（6）VIN是电源电压。正常工作时，VIN电压应该大于12V。（7）SLOPE，FREQSET分别是斜率设置管脚和频率设置管脚，内部高频震荡器的震荡频率决定于接在该引脚和信号地GND之间的电阻和电容的数值。（8）CLOCK/SYNC为时钟/同步功能管脚，在多个芯片并联工作时，所有芯片都同步于最快的芯片。（9）RAMP为锯齿波管脚。（10）C/S+为过电流比较器的同相输入端。（11）SOFT-START为软启动脚。（12）PWRGND，GND为电源地与信号地。

二、EXB840驱动模块应用

EXB840模块接线如图2所示，由于IGBT本身结构和性能的特殊性使得栅射极接线不得超过lm。EXB840是混合IC能驱动高达150A的600V IGBT和高达75A的1200VIGBT。IGBT的过流保护：IGBT在结构中要加入电流保护设计，由于其允许通过的电流较小，一般不得大于10μs，如果过流，则LED发亮，输出过流信号。本毕业设计中将4个EXB840模块的所有过流输出信号连接在一起，只要有一個模块检测出过流，则马上向UC3875的C/S+脚输出封锁信号。

■■

图1 UC3875管脚图 图2 EXB840模块接线图

三、“看门狗”技术设计

单片机运行中一旦有干扰就可能失控，进而程序出现问题，最终会导致进入“死循环”状态。为了解决这一情况，在单片机结构中我们采用程序监控技术，也就是“看门狗”技术，可以解决程序的“死循环”状态。“看门狗”持续监视程序运行，如果出现问题，则认为程序运行发生死循环，然后强迫单片机复位，使得程序返回到开始的位置。

“看门狗”实际上所起的作用等同于特殊的定时器，在它定时时间到达之前需不断给“看门狗”喂食，不断对定时器清零；一旦程序跑飛，没有及时给它喂食，定时器计时到达溢出，强迫单片机复位。本文采用MAX813L和单片机相结合的方法来防止程序运行跑飞。MAX813L的“看门狗”超时设定时间为1.6s，复位脉冲宽度为200ms。WDI与单片机的P3.0脚连接，程序运行过程中周期性的送出脉冲宽度50ns的信号至WDI，不断对MAX813L内部的定时器清零。

四、显示电路

充电装置通过4个八段发光管显示充电过程中蓄电池的端电压，充电电流以及蓄电池温度。三组数据每个5秒钟轮换依次显示。如图3所示，四个八段发光管通过编码分别分配了一个地址，50H，58H，60H，68H。通过地址选通控制共阳极的导通，八个引脚则通过8286与单片机数据总线相连接。在充电过程中发生故障，包括电池反接，过电流保护，过热保护，除了蜂鸣器报警外，在4个发光管上也显示相应的错误类型代码。■出错代码1表示电池反接；■出错代码2表示蓄电池温度过高；■出错代码3表示充电电流过大保护。

■

图3 显示电路图

五、总结

这不仅是科技的进步，也是人们生活水平和环境需求的提高，越来越多的设备采用电动控制，不可避免地会使用充电装置。本文主要对智能充电装置的驱动电路部分进行研究，采用UC3875芯片和EXB驱动模块实现功率管驱动，对UC3875以及EXB模块进行了深入的讨论。