正负脉冲充电器的原理及设计

  随着人们对环境污染的日益重视，铅酸蓄电池由于制造成本低、容量大、成本低等优点，在人们的日常生活中已经是一个很常见的储能方式了，常见的如我们风光互补发电系统的储能部分大部分就是采用铅酸蓄电池;我们日常的代步工具电瓶车，它的能源也是来源于铅酸蓄电池。

  但是在蓄电池的使用中，由于使用方法的不同，对蓄电池的常规使用的寿命也产生很大的影响。充电方式的选择就是这里面重要的因素。目前我们主要的蓄电池充电方式有恒压限流、恒流充电以及快充法等几种。这几种常见充电方法在现实的应用中各有优缺点。正负脉冲充电器的就是我们常用一种充电器。在这里我们着重介绍正负脉冲充电器的工作原理。

  美国科学家马斯对蓄电池的充电过程的出气问题作了大量的直言和研究工作，提出了以最低出气率为前提的蓄电池可接受的充电电流曲线，在充电过程中，只要充电电流不超过蓄电池的可接受的电流，蓄电池内部就不会产生大量的气泡。常规的三段式充电在充电初期，充电电流远小于蓄电池的可接受充电电流，因而充电时间比较久，充电过程后期，充电电流有大于蓄电池的可接受电流，因而蓄电池内部会产生大量的气泡，如果在整个充电过程中能使用实际充电电流始终等于会接近于蓄电池可接受的充电电流进行充电，，却是可以大幅度加快充电速度，然而，充电过程中蓄电池产生的极化电压会阻碍本身的充电。由此可见要想实现快速的充电，必须消除极化电压对蓄电池充电的影响，如果给蓄电池提供一条放电通道，这样就可以消除电化学的极化影响，同时蓄电池的温度也会因为放电而得到控制。脉冲充电器也就是基于这个原理而形成：在蓄电池的充电过程中，适当暂停充电，并适当加入放电脉冲，就可以迅速消除各种极化电压，来提升充电速度和效率，脉冲充电有两种类型，一种是只有正脉冲如图1所示。

  影响充电速度的决定因素是电流的大小，脉冲充电比恒压限流充电速度快的缘由是脉冲充电给了蓄电池休息的时间，从而允许在充电阶段使用较大的电流充电，加快了充电速度。

  充电器以高性能、低功耗的AVR 微处理器ATMEGA48为控制核心，该处理器建行糊了外围电路，内部集成了六通道的PWM输出、8路10位ADC等接口和控制器。功率电路部分采用恒流开关电源，通过对单片机采集相关的温度、电压、电流数据，经过处理形成高速PWM，能调节恒流源的电流的大小。以大功快速MOS管Q3作为

  正负脉冲充电器的设计 3 开器件关，通过单片机的控制产生充电正脉冲，通过单片机控制MOS管Q4，产生放电脉冲。系统框图如图3。

  D1、D2、D3、D4整流电路部分，C1、C2、Q1、Q2组成功率因数矫正电路，L1、D5、D6、C3、Q3组成充电电路，R1Q4 组成放电电路。工作原理：通过单片机产生PWM信号对Q1、Q2来控制实现充电器的恒流充电;单片机对Q3的控制，实现蓄电池的充电和充电停止，单片机对Q4的控制，实现蓄电池负脉冲的放电。

  以单片及为控制核心组成的正负脉冲充电器，是近年来电力电子智能化发展一个方向，本文 采用智能控制的方式实现充电电流的恒流控制，另一方也能够最终靠单片对大功率开关管的控制实现正负脉冲充电控制，在实际应用中能轻松实现蓄电池的快充，并能延长蓄电池的使用寿命。

  1.25 万辆特斯拉汽车报告：DC 快充和 AC 慢充对电池使用寿命影响差别不大

  欧盟约法三章：苹果无法对iPhone 15 USB-C加密来限制充电速度

  比亚迪赵长江：车企自称 800V 难免误导消费者，叫“高电压平台”更合理

  特斯拉季末冲击销量！Model S/X美国市场降价8000美元，外加3年免费充电

  报告称 2023Q1 全球智能手机平均快充 34W，80% 具备 10W 以上快充