該航空蓄電池充電器為(wei)飛機某型號(hao)蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)專門設計，主要實(shi)現兩(liang)階段充電(dian)(dian)功能，即恒(heng)流(liu)充電(dian)(dian)狀態(tai)（以20A的大電(dian)(dian)流(liu)充電(dian)(dian)）和涓流(liu)充電(dian)(dian)狀態(tai)（以3A的小電(dian)(dian)流(liu)充電(dian)(dian)）。蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)充電(dian)(dian)器使用的工作電(dian)(dian)源為(wei)115V/400Hz的航空電(dian)(dian)源，充電(dian)(dian)器能在1小時內完成(cheng)恒(heng)流(liu)充電(dian)(dian)，隨后以涓流(liu)狀態(tai)對蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)組進(jin)行充電(dian)(dian)直(zhi)至(zhi)充電(dian)(dian)結束，每個充電(dian)(dian)過程在2個小時內完成(cheng)。

　　2　充電器總體設計方案
 
 　　航空蓄電池充(chong)電器的(de)(de)主(zhu)電路(lu)如圖1所示，電源變換(huan)(huan)器采用(yong)了(le)由(you)半(ban)橋變換(huan)(huan)器、高(gao)頻變壓(ya)器和(he)輸出整流濾波電路(lu)組成的(de)(de)半(ban)橋變換(huan)(huan)器[1]，該電路(lu)結構簡單，工作可靠，功(gong)率(lv)(lv)管(guan)為(wei)場(chang)效(xiao)應管(guan)，而且(qie)開(kai)關管(guan)承受(shou)的(de)(de)電壓(ya)為(wei)電源電壓(ya)，故(gu)可在電源電壓(ya)較高(gao)的(de)(de)場(chang)合應用(yong)。通(tong)常(chang)高(gao)頻大功(gong)率(lv)(lv)變換(huan)(huan)器開(kai)關頻率(lv)(lv)一般(ban)都大于15kHz，為(wei)了(le)使(shi)功(gong)率(lv)(lv)電路(lu)小型化、減(jian)小失(shi)真并(bing)保持高(gao)的(de)(de)變換(huan)(huan)效(xiao)率(lv)(lv)，該充(chong)電器采用(yong)了(le)20kHz的(de)(de)開(kai)關頻率(lv)(lv)。

　　3 SG3525芯片介紹
 
　　SG3525是美國通用公司的產品，如圖2所示，內部電路主要由基準電源、振蕩器、誤差放大器、PWM比較器與鎖存器、分相器、欠電壓鎖定、輸出級、軟啟動以及關斷電路等組成。基準電源是一個典型的三端穩壓器，精度可達，采用了溫度補償。作為內部電路的供電電源，并可向外輸出40mA電流。振蕩器由一個雙門限比較器，一個恒流源及電容充放電電路組成，在芯片外部由5腳對地接一電容器，6腳對地接一電阻，5腳和7腳之間外接電阻即可構成該振蕩器。
 

圖3 SG3525芯片各點的工(gong)作波形

 　　SG3525芯(xin)片各(ge)點的(de)工作波形如圖(tu)3所(suo)示，由(you)誤差放大(da)器(qi)輸出(chu)的(de)電(dian)壓Ve與(yu)鋸齒波的(de)交點可(ke)得一負的(de)PWM信(xin)號。由(you)PWM信(xin)號、時鐘信(xin)號及(ji)分相器(qi)輸出(chu)的(de)Q (或 )信(xin)號，根(gen)據(ju)或非門(men)的(de)邏(luo)輯可(ke)得兩個或非門(men)的(de)輸出(chu)信(xin)號Va和(he)Vb。由(you)波形圖(tu)可(ke)以看出(chu)，PWM比較器(qi)的(de)反(fan)相輸入端電(dian)平(ping)越(yue)高，輸出(chu)脈沖Va和(he)Vb的(de)占空比越(yue)大(da)；反(fan)之(zhi)越(yue)小(xiao)(xiao)。根(gen)據(ju)這一規律(lv)來實現該控制器(qi)的(de)調壓、軟(ruan)啟(qi)動(dong)及(ji)保(bao)護功能。另外，可(ke)以通過改變5腳(jiao)和(he)7腳(jiao)之(zhi)間的(de)外接電(dian)阻(zu)的(de)大(da)小(xiao)(xiao)，使時鐘脈沖寬度變化來實現死區大(da)小(xiao)(xiao)的(de)調節[2]。

　　4 充電器的控制與保護策略

　　航(hang)空蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)充電(dian)(dian)器的控(kong)制(zhi)(zhi)原理框圖如(ru)圖4所示。芯(xin)片SG3525產生的兩路(lu) PWM波(bo)經過光(guang)耦隔離(li)以后，被送入IR2130從(cong)而(er)驅動(dong)開關管工作(zuo)，由(you)于充電(dian)(dian)器的負載(zai)為(wei)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)時刻變化(hua)的航(hang)空蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)，因此在控(kong)制(zhi)(zhi)電(dian)(dian)路(lu)中還(huan)采用了電(dian)(dian)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)流(liu)雙閉(bi)環(huan)控(kong)制(zhi)(zhi)、過流(liu)及過溫保護電(dian)(dian)路(lu)，從(cong)而(er)能(neng)保證充電(dian)(dian)器高效、可靠的完成整個充電(dian)(dian)過程。     

   充電器的工作過程可以簡單的描述為：當充電器檢測到蓄電池兩端的電壓低于某一定值電壓（第一定值）時，充電器開始工作并進入恒流充電狀態，此時由外部的電壓傳感器和電流傳感器采集來的電壓、電流信號傳送到控制電路進行電壓、電流雙閉環調節，保持充電電流恒定；當充電電壓達到另一定值（第二定值）電壓時，蓄電池充電器進入涓流充電狀態，當蓄電池充電器檢測到蓄電(dian)池兩端電(dian)壓不再發生明(ming)顯變(bian)化(hua)時，充電(dian)過程(cheng)結束。

　 單片機系統以AD公司的數據采集系統芯片ADuC812為核心，采用單片機C語言進行編程，該芯片以8951為內核，集成了高精度的多通道ADC和 DAC，具有在線可編程功能，該系統的主要功能是通過人機接口（按鍵，LED顯示）來設置對蓄電池的充電電流的大小，用采集到的電流和電壓值與設定值進行數字式PID調節，以控制D/A輸出，并在充電的過程中實時顯示蓄電池電壓、電流值和充電時間。
　　軟件設計的流程圖如圖5所示，在恒流充電階段，電壓傳感器產生的電壓信號、電流傳感器產生的電壓信號傳送到單片機以后，單片機產生2V的D/A信號給調理電路，在檢測到蓄電池兩端電壓達到第二定值時，充電器進入涓流充電階段，單片機電路產生較小的D/A值，使蓄電池以較小的電流充電(涓流充電)，當檢測到蓄電池電壓不再上升（或者發生明顯的變化）時，單片機電路給出關斷充電器信號，蓄電池充電過程結束。
  使用該蓄(xu)電(dian)池(chi)(chi)充(chong)(chong)電(dian)器對(dui)某型號航(hang)空蓄(xu)電(dian)池(chi)(chi)進(jin)行了充(chong)(chong)電(dian)試驗(yan)，最(zui)大(da)充(chong)(chong)電(dian)電(dian)流限制為30A，溫度(du)限制值定為350C。蓄(xu)電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)初(chu)始(shi)電(dian)壓為20V，充(chong)(chong)電(dian)開始(shi)時(shi)，充(chong)(chong)電(dian)器以20A的(de)(de)電(dian)流對(dui)蓄(xu)電(dian)池(chi)(chi)持續充(chong)(chong)電(dian)約58分鐘(zhong)，然后以較小的(de)(de)電(dian)流3A對(dui)蓄(xu)電(dian)池(chi)(chi)進(jin)行涓流充(chong)(chong)電(dian)，直(zhi)至蓄(xu)電(dian)池(chi)(chi)電(dian)壓上(shang)升到32.45V時(shi)，蓄(xu)電(dian)池(chi)(chi)兩(liang)端的(de)(de)電(dian)壓不(bu)再發生(sheng)明顯的(de)(de)上(shang)升現象，此(ci)時(shi)充(chong)(chong)電(dian)器停止充(chong)(chong)電(dian)，歷時(shi)150分鐘(zhong)。

　　本文提出了一種鎘鎳航空蓄電池充電器的(de)設計方案和控制原理(li)，精(jing)確(que)實現了(le)(le)恒流充(chong)電(dian)和涓流充(chong)電(dian)功能，該充(chong)電(dian)器實現了(le)(le)輸(shu)出與電(dian)網的(de)高(gao)頻電(dian)氣隔離，充(chong)電(dian)效(xiao)率高(gao)，使用(yong)方便(bian)，工作(zuo)穩定，有效(xiao)地(di)縮短了(le)(le)充(chong)電(dian)時間，提高(gao)了(le)(le)充(chong)電(dian)質量，便(bian)于現場應用(yong)，滿足航空蓄(xu)電(dian)池的(de)使用(yong)要(yao)求，現已經(jing)裝備使用(yong)，效(xiao)果良好。