鉅大LARGE | 點擊量：938次 | 2020年03月19日
一款新穎的密封鉛酸電池充電器的設計與應用
密封免維護鉛酸蓄電池由于具有密封好、無泄漏、無污染等優(yōu)點，近年來在國內外得到廣泛應用。但由于充電技術不能適應免維護電池的特殊要求及充電方法不正確而使其很難達到規(guī)定的循環(huán)壽命。
UC3906是密封鉛酸蓄電池充電專用芯片，它具有密封鉛酸蓄電池最佳充電所需的全部控制和檢測功能。更重要的是它能使充電器各種轉換電壓隨電池電壓的溫度系數(shù)的變化而變化，從而使密封鉛酸蓄電池在很寬的溫度范圍內都能達到最佳充電狀態(tài)。
UC3906的結構原理
1、UC3906的結構特性
UC3906的內部結構如圖1所示。該芯片內含獨立的電壓控制回路和限流放大器，它可控制芯片內的驅動器。驅動器供應的輸出電流達25mA，可直接驅動外部串聯(lián)調整管，以調整充電器的輸出電壓和電流。電壓和電流檢測比較器可用于檢測蓄電池的充電狀態(tài)，同時還可以用來控制充電狀態(tài)邏輯電路的輸入信號。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
當電池電壓或溫度過低時，充電使能比較器可控制充電器進入涓流充電狀態(tài)。當驅動器截止時，該比較器還能輸出25mA涓流充電電流。這樣，當電池短路或反接時，充電器只能以小電流充電，從而防止了因充電電流過大而損壞電池。
UC3906的一個非常重要的特性就是其內部的精確基準電壓隨環(huán)境溫度的變化規(guī)律與鉛酸電池電壓的溫度特性完全一致。同時，該芯片只需1.7mA的輸入電流就可工作，因而可減小芯片的功耗，實現(xiàn)對工作環(huán)境溫度的準確檢測，保證電池既充足電又不會嚴重過充電。除此之外，UC3906芯片內部還包括一個輸入欠壓檢測電路以對充電周期進行初始化，并可驅動一個邏輯輸出。當加上輸入電源后，器件的7腳還可以指示電源狀態(tài)。
2、充電參數(shù)的確定
使用UC3906只需很少的外部元器件就可實現(xiàn)對密封鉛酸電池的快速精確充電。圖2所示是一個完整的充電器電路。其中由RA、RB和Rc組成的電阻分壓網絡可用來檢測充電電池的電壓。此外，該電路還可通過與精確的參考電壓(VREF)相比較來確定浮充電壓、過充電壓和涓流充電的閾值電壓。
蓄電池的一個充電周期按時間可分為大電流快速充電狀態(tài)、過充電狀態(tài)和浮充電狀態(tài)等三種，其充電參數(shù)重要有VF、Voc、IMAX、IOCT等。它們與RA、RB、Rc、Rs之間的關系可以從下面的公式反映出來：
VOC=VREF1+RA/RB+RA/RC
VF=VREF1+RA/RB
IMAX=0.25V/Rs
IOCT=0.025V/Rs
在上面的公式中，VF、Voc與VREF成正比。VREF的溫度系數(shù)為-3.9mV/℃，IMAX、IOCT、Voc、VF均可獨立設置。只要輸入電源允許或功率管可以承受，IMAX的值可以盡可能地大。雖然某些廠家稱假如有過充保護電路，充電率可以達到甚至超過2C，但是電池廠商推薦的充電率范圍是C/20～C/3。過充電終止電流IOCT的選擇應盡可能地使電池接近100%充電。合適值取決于Voc和在Voc時電池充電電流的衰減特性。IMAX和IOCT分別由電流限制放大器和電流檢測放大器的偏置電壓和電流檢測電阻Rs決定。VF、Voc的值則由內部參考電壓VREF和外部電阻RA、RB、Rc組成的網絡來決定。
實際應用電路
圖3為一個環(huán)境參數(shù)測試儀中的蓄電池充電器的實際應用電路。其中：電池的額定電壓為12V，容量為7Ah，VIN=18V，VF=13.8V，Voc=15V，IMAX=500mA，IOCT=50mA。由于充電器始終接在蓄電池上，為防止蓄電池的輸出電流流入充電器，應在串聯(lián)調整管與輸出端之間串入一只二極管。同時為了防止輸入電源中斷后蓄電池通過分壓電阻R3放電，設計時將R3通過電源指示晶體管(7腳)連接到地。
當18V輸入電壓加入后，串聯(lián)的功率管TIp42C導通，開始大電流恒流充電，充電電流為500mA，這時充電電流保持不變，電池電壓逐漸升高。當電池電壓達到過充電壓Voc的95%(即14.25V)時，電池轉入過充電狀態(tài)，此時充電電壓維持在過充電電壓，充電電流開始下降。當充電電流降到過充電終止電流(IOCT)時，UC3906的10腳輸出高電平，比較器LM339輸出低電平，蓄電池自動轉入浮充狀態(tài)。同時充足電指示發(fā)光管發(fā)光，指示蓄電池已充足電。
結論
由于只需很少的外部元件就可以在很寬的溫度范圍內實現(xiàn)電池的精確快速充電，所以采用UC3906簡化了蓄電池充電器的設計過程。該充電器在實際應用中表明：它具有簡單實用，工作穩(wěn)定，性能可靠等優(yōu)點。
