逆变桥前的空气开关是为了防止电路中出现短路或大电流损坏蓄电池或电子器件。单片机通过检测充电电流、电压及温度与充电前的设定值进行比较,控制输出4路PWM波到4个IGBT的栅极,从而控制其集电极到发射极电流通断时间,达到控制输出电压的目的。

基于单片机控制的多功能充电系统设计

由于IGBT需隔离驱动,本设计选用了三菱公司IBGT专用驱动芯片M57962L,图2是其应用电路。

由于选用了4只IGBT组成全桥逆变器,每个IGBT需要一个M57962L芯片驱动,而每个M57662L芯片需要3个电压等级即15V、l0V、5v为其供电,其中5v电压同时为MC9S12XS128单片机供电,本文设计了一款功率为50W的变压器,为单片机及4个M57962L芯片供电,其次级绕组输出3组电压,经整流滤波稳压后,得到上述所需的3个电压。

1.2 充电控制回路

选用飞思卡尔MC9S12XS128单片机作为控制核心进行数据采集和控制,其内部数据存储器8KB、程序存储器128KB,2个SCI、1个SPI、1个IIC、1个CAN、16路A/D、8路PWM、8路ECT模块,其工作频率为80MHz,运算速度快,处理能力大大提高。该芯片集成了l6路l2位高精度的A/D转换器,能直接对蓄电池的充电电压、电流及温度进行检测,8路PWM可直接输出到M57962L芯片控制IGBT的通断,简化了单片机外围电路的设计。

1.2.1 电压检测

本系统选用电阻分压式结构,并联在充电电路中监测电压信号,电压信号从PAD0口经单片机自带A/D转换器传至单片机进行处理,这种结构能根据外面的实际电压自动选用相应的量程检测电压,使电压越小时,检测到的电压精度越高,有助于更精确地控制充电过程中的充电电压的变化。

1.2.2 电流检测

本系统选用霍尔式电流传感器检测充电电流信号,并将检测到的电流信号经过一定的换算处理从PAD1口经单片机自带的A/D转换器传至单片机进行处理,该传感器精度高,能精确的检测到充电电流0.1A的变化。

1.2.3 温度检测

本系统选用热敏电阻检测充电过程中电池温度信号,实际应用时将热敏电阻贴在电池上检测电池温度,该热敏电阻能准确检测到充电过程中电池温度的变化量,温度信号经PAD2口传至单片机进行处理,防止充电过程中电池过热,使充电过程能平稳、安全的进行。

1.2.4 液晶显示模块

本系统选用带中文字库的12864液晶屏,液晶屏模块与单片机的PA、PB口相连。

能实时显示充电过程中的充电电压、充电电流以及电池的端电压和温度,并在空闲时能显示日历、4路PWM波的占空比等。