基于P89LPC933的大功率智能充電器的設(shè)計(jì)

主控單元選用的是NXP公司的P89LPC933單片機(jī)，該芯片采用增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度是標(biāo)準(zhǔn)8051的6倍，內(nèi)置4KB Flash程序存儲(chǔ)器、256B片內(nèi)RAM，2個(gè)16bit定時(shí)／計(jì)數(shù)器，1個(gè)8位4通道逐步逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC1)和1個(gè)DAC 模塊(DAC0)，高達(dá)26個(gè)I/O口，幾乎所有輸入引腳均具有抗干擾濾波功能，并內(nèi)置了硬件看門(mén)狗，在軟件配合下，抗干擾能力很強(qiáng)^[3]。P89LPC933單片機(jī)的主要任務(wù)是通過(guò)采樣電路實(shí)時(shí)采集電池的端電壓和充電電流，經(jīng)內(nèi)部計(jì)算決定下一階段的充電電壓和電流，然后送出控制信號(hào)給脈寬調(diào)制器控制充電電流和電壓的大小，并協(xié)調(diào)好其他各外圍電路模塊工作。P89LPC933單片機(jī)的各個(gè)I/O口分配如圖3所示，P0.1、P0.2、P0.3通過(guò)內(nèi)部寄存器設(shè)置成A/D轉(zhuǎn)換輸入端，P0.1腳輸入的是電流采樣電路輸出的電流轉(zhuǎn)換成的電壓信號(hào)，P0.2腳輸入的是電壓采樣電路輸出的電壓信號(hào)，P0.3腳輸入的是溫度采樣電路實(shí)時(shí)檢測(cè)的電池溫度和充電器功率管溫度轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)。采樣進(jìn)來(lái)的相關(guān)信號(hào)經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)、處理、計(jì)算，然后從P2.0/DAC0腳送出控制信號(hào)去控制脈寬調(diào)制器。

電壓采樣、電流采樣及PWM控制電路如圖4所示，電壓采樣直接從電池正端（圖中V1）采集，經(jīng)過(guò)圖中相關(guān)電路送入P89LPC933的P0.2腳；電流采樣通過(guò)電流互感器TF603和相關(guān)電路轉(zhuǎn)換為電壓值后經(jīng)R635和R636分壓，送入P89LPC933的P0.1腳，它們都由單片機(jī)讀取，并進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。另外,電流采樣和電壓采樣的另一路信號(hào)也要送至下面要介紹的脈寬調(diào)制器作為比較信號(hào)。
脈寬調(diào)制器SG3525A在這個(gè)閉環(huán)控制中起到一個(gè)至關(guān)重要的作用^[4]，脈寬調(diào)制器SG3525A的2腳和1腳分別輸入的是P89LPC933的P2.0/DAC0腳送出的控制信號(hào)和采樣電路送出的電壓和電流信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部的比較電路比較，得出脈寬可以改變的PWM調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)11腳和14腳輸出,去驅(qū)動(dòng)主回路的MOSFET管Q603和Q604工作，從而達(dá)到調(diào)節(jié)和穩(wěn)定充電電壓和電流的作用。SG3525A的10腳送入的是電流取樣電路輸出的過(guò)流保護(hù)信號(hào)PWH，當(dāng)充電電路發(fā)生故障出現(xiàn)過(guò)流過(guò)載情況時(shí)，則及時(shí)關(guān)閉脈寬調(diào)制器SG3525A，使充電電路的主電路停止工作。
顯示模塊用來(lái)顯示電池當(dāng)前的電壓與充電器的電流，顯示狀態(tài)由面板上按鈕啟動(dòng)。由于設(shè)計(jì)的是一款大功率充電器，所以還要實(shí)時(shí)采集電池溫度和功率管溫度，一旦溫度過(guò)高單片機(jī)馬上啟動(dòng)風(fēng)冷電路。從而使鉛酸蓄電池在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)工作，起到保護(hù)作用，得以延長(zhǎng)使用壽命。