资料分享 电动汽车交流充电桩的设计与研究
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三、DC-DC电源
1、3V转+5V、+12V的电路图
由电池供电的便携式电子产品一般都采用低电源电压，这样可减少电池数量，达到减小产品尺寸及重量的目的，故一般常用3～5V作为工作电压，为保证电路工作的稳定性及精度，要求采用稳压电源供电。若电路采用5V工作电压，但另需一个较高的工作电压，这往往使设计者为难。本文介绍一种采用两块升压模块组成的电路可解决这一难题，并且只要两节电池供电。
该电路的特点是外围元件少、尺寸小、重量轻、输出+5V、+12V都是稳定的，满足便携式电子产品的要求。+5V电源可输出60mA，+12V电源最大输出电流为5mA。
该电路如上图所示。它由AH805升压模块及FP106升压模块组成。AH805是一种输入1.2～3V，输出5V的升压模块，在3V供电时可输出 100mA电流。FP106是贴片式升压模块，输入4～6V，输出固定电压为29±1V，输出电流可达40mA，AH805及FP106都是一个电平控制的关闭电源控制端。
两节1.5V碱性电池输出的3V电压输入AH805，AH805输出+5V电压，其一路作5V输出，另一路输入FP106使其产生28～30V电压，经稳压管稳压后输出+12V电压。
从图中可以看出，只要改变稳压管的稳压值，即可获得不同的输出电压，使用十分灵活。FP106的第⑤脚为控制电源关闭端，在关闭电源时，耗电几乎为零，当第⑤脚加高电平》2.5V时，电源导通；当第⑤脚加低电平<0.4V时，电源被关闭。可以用电路来控制或手动控制，若不需控制时，第⑤脚与第 ⑧脚连接。
2、用MC34063做3.6V电转9V电路图
工作状态：
无负载：
输入：3.65V、18uA（相当600mAH的电池待机三年多）
有负载：
输出：9.88V、50.2mA，输入：3.65V、186.7mA，效率为72%
工作原理：
无负载时，IC的 6脚没有电，停止工作，输入端3.65V工作电流只有18uA（相当600mAH的电池待机三年多）！
当有负载时（Q1有Ieb电流），8550的EC极导通，IC得电工作。
IC是否工作是由是否有负载决定的，就相当一个电池。
用IC做电压转换效率高，输出稳定！
这个电路加点改进，增加功率可以做“不需开关的4.2V转5V移动电源”。可以用个电池盒做手机的后备电源！
电路图
我的电感是用0.3mm的线在1cm的工字磁芯上绕约30匝。我觉得这磁芯用得偏大了，他的空间还没有绕上一半。
四、充电电路
1、lm358碱性电池充电器电路图
碱性电池能否充电的问题，有两种不同的说法。有的说可以充，效果非常好。有的说绝对不能充，电池说明提示了会有爆炸的危险。事实上，碱性电池确可充电，充电次数一般为30-50次左右。
实际上是由于在充电方法上的掌握，导致了截然不同的两种后果。首先 ，碱性电池可以充电是毋庸置疑的，同时，在电池的说明中，都提到碱性电池不可充电，充电可能导致爆炸。这也是没错的，但是注意这里的用词是“可能”导致爆炸。你也可以理解为厂家的一种免责性的自我保护声明。碱性电池充电的关键是温度。只要能做到对电池充电时不出现高温，就可以顺利地完成充电过程，正确的充电方法要求有几点：
1.小电流50MA
2.不过充1.7V，不过放1.3V
一些人尝试充电实践后，斩钉截铁地说不能充电，之所以出现充不进电、用电时间短、漏液、爆炸等问题，多数是充电器的问题，如果充电器充电电流太大，远超过 50ma，如一些快速充电器充电电流在200ma以上，直接的后果是电池温度很高，摸上去烫手，轻则会漏液，严重的就会爆炸。
有的人使用镍氢充电电池充电器来充，低档的充电器没有自动停充功能，长时间的充电导致电池过充也会出现漏液和爆炸。好一点的充电器有自动停充功能，但停充电压一般设定为镍氢充电电池的1.42V，而碱性电池充满电压约为1.7V。因此，电压太低，感觉上就是充不进电，用电时间短，没什么效果。再有就是电池不过放指的是不要等到电池完全没电再充电，这样操作，再好的电池也就能充三、五次，且效果差。
一般建议用南孚碱性电池电压不低于1.3V。所以，你如果打算对碱性电池充电，必须要有一个合格的充电器，充电电流50ma左右，充电截止电压1.7V左右。看看你家的充电器吧。
市面上有卖碱性电池专用充电器的，所谓专利产品。实际上就是充电电压1.7V电流50ma的简单电路。利用手边现有的零件LM358和TL431，我做了个简单电路，截止电压1.67V自动停充，成本两元而已。供感兴趣的朋友参考。
相关说明：
碱锰充电电池：是在碱性锌锰电池的基础上发展起来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，故又称为无汞碱锰电池。这种电池在不改变原碱性电池放电特性的同时，又能充电使用几十次到几百次，比较经济实惠。
碱性锌锰电池简称碱锰电池，它是在1882年研制成功，1912年就已开发，到了1949年才投产问世。人们发现，当用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时，无论是电解质还是结构上都有较大变化，电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。
它的特点：
1.开路电压为1.5V；
2.工作温度范围宽在－20℃～60℃之间，适于高寒地区使用；
3.大电流连续放电其容量是酸性锌锰电池的5倍左右；
4.它的低温放电性能也很好。
充电次数在30次以内，一般10-20次，需要特别充电器，极为容易丧失充电能力。
2、2.75W中功率USB充电器电路图
该设计采用了Power Integrations的LinkSwitch系列产品LNK613DG。这种设计非常适合手机或类似的USB充电器应用，包括手机电池充电器、USB 充电器或任何有恒压／恒流特性要求的应用。
在电路中，二极管D1至 D4对AC输入进行整流，电容C1和C2对DC进行滤波。L1、C1和C2组成一个π型滤波器，对差模传导EMI噪声进行衰减。这些与Power Integrations的变压器E-sheild？技术相结合，使本设计能以充足的裕量轻松满足EN55022 B级传导EMI要求，且无需Y电容。防火、可熔、绕线式电阻RF1提供严重故障保护，并可限制启动期间产生的浪涌电流。
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtml2628wps19.png
图1显示U1通过可选偏置电源实现供电，这样可以将空载功耗降低到40 mW以下。旁路电容C4的值决定电缆压降补偿的数量。1μF的值对应于对一条0.3 Ω、24 AWG USB输出电缆的补偿。（10 μF电容对0.49 Ω、26 AWG USB输出电缆进行补偿。）
在恒压阶段，输出电压通过开关控制进行调节。输出电压通过跳过开关周期得以维持。通过调整使能与禁止周期的比例，可以维持稳压。这也可以使转换器的效率在整个负载范围内得到优化。轻载（涓流充电）条件下，还会降低电流限流点以减小变压器磁通密度，进而降低€€音频噪音和开关损耗。随着负载电流的增大，电流限流点也将升高，跳过的周期也越来越少。
当不再跳过任何开关周期时（达到最大功率点），LinkSwitch-II内的控制器将切换到恒流模式。需要进一步提高负载电流时，输出电压将会随之下降。输出电压的下降反映在FB引脚电压上。作为对FB引脚电压下降的响应，开关频率将线性下降，从而实现恒流输出。
D5、R2、R3和C3组成RCD-R箝位电路，用于限制漏感引起的漏极电压尖峰。电阻R3拥有相对较大的值，用于避免漏感引起的漏极电压波形振荡，这样可以防止关断期间的过度振荡，从而降低传导EMI。
二极管D7对次级进行整流，C7对其进行滤波。C6和R7可以共同限制D7上的瞬态电压尖峰，并降低传导及辐射EMI。电阻R8和齐纳二极管 VR1形成一个输出假负载，可以确保空载时的输出电压处于可接受的限制范围内，并确保充电器从AC市电断开时电池不会完全放电。反馈电阻R5和R6设定最大工作频率与恒压阶段的输出电压。
五、恒流源
1、浅谈如何设计三线制恒流源驱动电路
恒流源驱动电路负责驱动温度传感器pt1000，将其感知的随温度变化的电阻信号转换成可测量的电压信号。本系统中，所需恒流源要具有输出电流恒定，温度稳定性好，输出电阻很大，输出电流小于0．5 mA（Pt1000无自热效应的上限），负载一端接地，输出电流极性可改变等特点。
由于温度对集成运放参数影响不如对晶体管或场效应管参数影响显著，由集成运放构成的恒流源具有稳定性更好、恒流性能更高的优点。尤其在负载一端需要接地的场合，获得了广泛应用。所以采用图2所示的双运放恒流源。其中放大器UA1构成加法器，UA2构成跟随器，UA1、UA2均选用低噪声、低失调、高开环增益双极性运算放大器OP07。
图2 三线制恒流源驱动电路
设图2中参考电阻Rref上下两端的电位分别Va和Vb，Va即为同相加法器UA1的输出，当取电阻R1=R2，R3=R4时，则Va=VREFx+Vb，故恒流源的输出电流就为：
由此可见该双运放恒流源具有以下显著特点：
1）负载可接地；2）当运放为双电源供电时，输出电流为双极性；3）恒定电流大小通过改变输入参考基准VREF或调整参考电阻Rref0的大小来实现，很容易得到稳定的小电流和补偿校准。
由于电阻的失配，参考电阻Rref0的两端电压将会受到其驱动负载的端电压Vb的影响。同时由于是恒流源，Vb肯定会随负载的变化而变化，从而就会影响恒流源的稳定性。显然这对高精度的恒流源是不能接受的。所以R1，R2，R3，R4这4个电阻的选取原则是失配要尽量的小，且每对电阻的失配大小方向要一致。实际中，可以对大量同一批次的精密电阻进行筛选，选出其中阻值接近的4个电阻。
2、开关电源式高耐压恒流源电路图
研制仪器需要一个能在0到3兆欧姆电阻上产生1MA电流的恒流源，用UC3845结合12V蓄电池设计了一个，变压器采用彩色电视机高压包，其中L1用漆包线在原高压包磁心上绕24匝，L3借助原来高压包的一个线圈，L2借助高压包的高压部分。L3和LM393构成限压电路，限制输出电压过高，调节R10 可以调节开路输出电压。
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三、DC-DC电源
1、3V转+5V、+12V的电路图
由电池供电的便携式电子产品一般都采用低电源电压，这样可减少电池数量，达到减小产品尺寸及重量的目的，故一般常用3～5V作为工作电压，为保证电路工作的稳定性及精度，要求采用稳压电源供电。若电路采用5V工作电压，但另需一个较高的工作电压，这往往使设计者为难。本文介绍一种采用两块升压模块组成的电路可解决这一难题，并且只要两节电池供电。
该电路的特点是外围元件少、尺寸小、重量轻、输出+5V、+12V都是稳定的，满足便携式电子产品的要求。+5V电源可输出60mA，+12V电源最大输出电流为5mA。
该电路如上图所示。它由AH805升压模块及FP106升压模块组成。AH805是一种输入1.2～3V，输出5V的升压模块，在3V供电时可输出 100mA电流。FP106是贴片式升压模块，输入4～6V，输出固定电压为29±1V，输出电流可达40mA，AH805及FP106都是一个电平控制的关闭电源控制端。
两节1.5V碱性电池输出的3V电压输入AH805，AH805输出+5V电压，其一路作5V输出，另一路输入FP106使其产生28～30V电压，经稳压管稳压后输出+12V电压。
从图中可以看出，只要改变稳压管的稳压值，即可获得不同的输出电压，使用十分灵活。FP106的第⑤脚为控制电源关闭端，在关闭电源时，耗电几乎为零，当第⑤脚加高电平》2.5V时，电源导通；当第⑤脚加低电平<0.4V时，电源被关闭。可以用电路来控制或手动控制，若不需控制时，第⑤脚与第 ⑧脚连接。
2、用MC34063做3.6V电转9V电路图
工作状态：
无负载：
输入：3.65V、18uA（相当600mAH的电池待机三年多）
有负载：
输出：9.88V、50.2mA，输入：3.65V、186.7mA，效率为72%
工作原理：
无负载时，IC的 6脚没有电，停止工作，输入端3.65V工作电流只有18uA（相当600mAH的电池待机三年多）！
当有负载时（Q1有Ieb电流），8550的EC极导通，IC得电工作。
IC是否工作是由是否有负载决定的，就相当一个电池。
用IC做电压转换效率高，输出稳定！
这个电路加点改进，增加功率可以做“不需开关的4.2V转5V移动电源”。可以用个电池盒做手机的后备电源！
电路图
我的电感是用0.3mm的线在1cm的工字磁芯上绕约30匝。我觉得这磁芯用得偏大了，他的空间还没有绕上一半。
四、充电电路
1、lm358碱性电池充电器电路图
碱性电池能否充电的问题，有两种不同的说法。有的说可以充，效果非常好。有的说绝对不能充，电池说明提示了会有爆炸的危险。事实上，碱性电池确可充电，充电次数一般为30-50次左右。
实际上是由于在充电方法上的掌握，导致了截然不同的两种后果。首先 ，碱性电池可以充电是毋庸置疑的，同时，在电池的说明中，都提到碱性电池不可充电，充电可能导致爆炸。这也是没错的，但是注意这里的用词是“可能”导致爆炸。你也可以理解为厂家的一种免责性的自我保护声明。碱性电池充电的关键是温度。只要能做到对电池充电时不出现高温，就可以顺利地完成充电过程，正确的充电方法要求有几点：
1.小电流50MA
2.不过充1.7V，不过放1.3V
一些人尝试充电实践后，斩钉截铁地说不能充电，之所以出现充不进电、用电时间短、漏液、爆炸等问题，多数是充电器的问题，如果充电器充电电流太大，远超过 50ma，如一些快速充电器充电电流在200ma以上，直接的后果是电池温度很高，摸上去烫手，轻则会漏液，严重的就会爆炸。
有的人使用镍氢充电电池充电器来充，低档的充电器没有自动停充功能，长时间的充电导致电池过充也会出现漏液和爆炸。好一点的充电器有自动停充功能，但停充电压一般设定为镍氢充电电池的1.42V，而碱性电池充满电压约为1.7V。因此，电压太低，感觉上就是充不进电，用电时间短，没什么效果。再有就是电池不过放指的是不要等到电池完全没电再充电，这样操作，再好的电池也就能充三、五次，且效果差。
一般建议用南孚碱性电池电压不低于1.3V。所以，你如果打算对碱性电池充电，必须要有一个合格的充电器，充电电流50ma左右，充电截止电压1.7V左右。看看你家的充电器吧。
市面上有卖碱性电池专用充电器的，所谓专利产品。实际上就是充电电压1.7V电流50ma的简单电路。利用手边现有的零件LM358和TL431，我做了个简单电路，截止电压1.67V自动停充，成本两元而已。供感兴趣的朋友参考。
相关说明：
碱锰充电电池：是在碱性锌锰电池的基础上发展起来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，故又称为无汞碱锰电池。这种电池在不改变原碱性电池放电特性的同时，又能充电使用几十次到几百次，比较经济实惠。
碱性锌锰电池简称碱锰电池，它是在1882年研制成功，1912年就已开发，到了1949年才投产问世。人们发现，当用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时，无论是电解质还是结构上都有较大变化，电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。
它的特点：
1.开路电压为1.5V；
2.工作温度范围宽在－20℃～60℃之间，适于高寒地区使用；
3.大电流连续放电其容量是酸性锌锰电池的5倍左右；
4.它的低温放电性能也很好。
充电次数在30次以内，一般10-20次，需要特别充电器，极为容易丧失充电能力。
2、2.75W中功率USB充电器电路图
该设计采用了Power Integrations的LinkSwitch系列产品LNK613DG。这种设计非常适合手机或类似的USB充电器应用，包括手机电池充电器、USB 充电器或任何有恒压／恒流特性要求的应用。
在电路中，二极管D1至 D4对AC输入进行整流，电容C1和C2对DC进行滤波。L1、C1和C2组成一个π型滤波器，对差模传导EMI噪声进行衰减。这些与Power Integrations的变压器E-sheild？技术相结合，使本设计能以充足的裕量轻松满足EN55022 B级传导EMI要求，且无需Y电容。防火、可熔、绕线式电阻RF1提供严重故障保护，并可限制启动期间产生的浪涌电流。
file:///C:UsersADMINI~1AppDataLocalTempksohtml2628wps19.png
图1显示U1通过可选偏置电源实现供电，这样可以将空载功耗降低到40 mW以下。旁路电容C4的值决定电缆压降补偿的数量。1μF的值对应于对一条0.3 Ω、24 AWG USB输出电缆的补偿。（10 μF电容对0.49 Ω、26 AWG USB输出电缆进行补偿。）
在恒压阶段，输出电压通过开关控制进行调节。输出电压通过跳过开关周期得以维持。通过调整使能与禁止周期的比例，可以维持稳压。这也可以使转换器的效率在整个负载范围内得到优化。轻载（涓流充电）条件下，还会降低电流限流点以减小变压器磁通密度，进而降低€€音频噪音和开关损耗。随着负载电流的增大，电流限流点也将升高，跳过的周期也越来越少。
当不再跳过任何开关周期时（达到最大功率点），LinkSwitch-II内的控制器将切换到恒流模式。需要进一步提高负载电流时，输出电压将会随之下降。输出电压的下降反映在FB引脚电压上。作为对FB引脚电压下降的响应，开关频率将线性下降，从而实现恒流输出。
D5、R2、R3和C3组成RCD-R箝位电路，用于限制漏感引起的漏极电压尖峰。电阻R3拥有相对较大的值，用于避免漏感引起的漏极电压波形振荡，这样可以防止关断期间的过度振荡，从而降低传导EMI。
二极管D7对次级进行整流，C7对其进行滤波。C6和R7可以共同限制D7上的瞬态电压尖峰，并降低传导及辐射EMI。电阻R8和齐纳二极管 VR1形成一个输出假负载，可以确保空载时的输出电压处于可接受的限制范围内，并确保充电器从AC市电断开时电池不会完全放电。反馈电阻R5和R6设定最大工作频率与恒压阶段的输出电压。
五、恒流源
1、浅谈如何设计三线制恒流源驱动电路
恒流源驱动电路负责驱动温度传感器pt1000，将其感知的随温度变化的电阻信号转换成可测量的电压信号。本系统中，所需恒流源要具有输出电流恒定，温度稳定性好，输出电阻很大，输出电流小于0．5 mA（Pt1000无自热效应的上限），负载一端接地，输出电流极性可改变等特点。
由于温度对集成运放参数影响不如对晶体管或场效应管参数影响显著，由集成运放构成的恒流源具有稳定性更好、恒流性能更高的优点。尤其在负载一端需要接地的场合，获得了广泛应用。所以采用图2所示的双运放恒流源。其中放大器UA1构成加法器，UA2构成跟随器，UA1、UA2均选用低噪声、低失调、高开环增益双极性运算放大器OP07。
图2 三线制恒流源驱动电路
设图2中参考电阻Rref上下两端的电位分别Va和Vb，Va即为同相加法器UA1的输出，当取电阻R1=R2，R3=R4时，则Va=VREFx+Vb，故恒流源的输出电流就为：
由此可见该双运放恒流源具有以下显著特点：
1）负载可接地；2）当运放为双电源供电时，输出电流为双极性；3）恒定电流大小通过改变输入参考基准VREF或调整参考电阻Rref0的大小来实现，很容易得到稳定的小电流和补偿校准。
由于电阻的失配，参考电阻Rref0的两端电压将会受到其驱动负载的端电压Vb的影响。同时由于是恒流源，Vb肯定会随负载的变化而变化，从而就会影响恒流源的稳定性。显然这对高精度的恒流源是不能接受的。所以R1，R2，R3，R4这4个电阻的选取原则是失配要尽量的小，且每对电阻的失配大小方向要一致。实际中，可以对大量同一批次的精密电阻进行筛选，选出其中阻值接近的4个电阻。
2、开关电源式高耐压恒流源电路图
研制仪器需要一个能在0到3兆欧姆电阻上产生1MA电流的恒流源，用UC3845结合12V蓄电池设计了一个，变压器采用彩色电视机高压包，其中L1用漆包线在原高压包磁心上绕24匝，L3借助原来高压包的一个线圈，L2借助高压包的高压部分。L3和LM393构成限压电路，限制输出电压过高，调节R10 可以调节开路输出电压。
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