摘要：針對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)自行車充電器的不足設(shè)計(jì)一種基于STC11F01E單片機(jī)的充電器。單片機(jī)通過檢測(cè)充電電流來控制基于UC3842的開關(guān)電源，當(dāng)充電電流小于設(shè)定值時(shí)關(guān)閉輸出控制開關(guān)。單片機(jī)對(duì)充電時(shí)間計(jì)時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間無法轉(zhuǎn)入浮充階段時(shí)停止充電，并報(bào)警。利用該充電器充電能一定程度延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。
關(guān)鍵詞：充電器；STC11F01E；電流；UC3842

0 引言
    現(xiàn)有電動(dòng)自行車充電器的特點(diǎn)為：不管電池好壞，一直保持輸出，部分導(dǎo)致電池鼓包、漏液等，帶來安全隱患；單一規(guī)格電池適用，更換電池時(shí)需更換充電器；輸出極性無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家充電器換用可能造成充電器燒壞。
    針對(duì)以上情況設(shè)計(jì)了具有正負(fù)脈沖、自動(dòng)停沖、適用不同容量電池并可檢測(cè)電池極性的電動(dòng)車智能充電器。

1 硬件設(shè)計(jì)
1．1 主電路
    開關(guān)電源采用基于UC3842的單端反激式，控制單元采用宏晶公司的STC11F01E單片機(jī)。STC11F01E內(nèi)部帶RC晶振、E2PROM及看門狗。單片機(jī)通過對(duì)輸出電流、電壓的檢測(cè)來控制開關(guān)電源輸出符合蓄電池充電曲線要求的電流、電壓，圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

1．2 脈沖電路
    圖2為脈沖控制電路。單片機(jī)通過控制V3來控制PMOS管V1的通斷，即可控制充電器的輸出；通過瞬時(shí)打開V2給蓄電池短暫放電，提高蓄電池接受電流的能力。C61起到加快MOS管關(guān)斷速度的作用。
1．3 輸出功率控制電路
    反饋電路采用精密穩(wěn)壓源TL431和線性光耦PC817構(gòu)成外部誤差電壓放大器。并將輸出電壓和初級(jí)側(cè)隔離。
    開關(guān)key打到R312位置時(shí)Capacity choose為高電平，對(duì)應(yīng)選擇大容量電池，同時(shí)key的5腳接通R310。R310一端接輸出電流檢測(cè)點(diǎn)，另一端接U3D負(fù)端輸入，跟正端參考信號(hào)比較。U3D輸出通過二極管跟EL817相連。充電器輸出電流較小時(shí)U3D輸出高電平，對(duì)EL817無影響，當(dāng)輸出電流大到一定值時(shí)U3D翻轉(zhuǎn)輸出低電平，EL817導(dǎo)通，EL817輸出端打開，控制UC3842停止輸出，達(dá)到限制功率的目的。R310阻值越大充電器輸出功率越大。key打在R313位置時(shí)Capacitychoose為低電平，選擇小容量電池，充電器輸出功率為小的檔位。圖3為輸出功率控制電路。

2 軟件設(shè)計(jì)
2．1 主程序
    充電器上電后先檢測(cè)電池接入是否正確，極性正確則打開主輸出開關(guān)IRF9540，否則無輸出。之后檢測(cè)電池容量檔位，以輸出不同的充電電流及正負(fù)脈沖。程序設(shè)有看門狗。圖4為主程序流程圖。

    充電器恒流階段充電超8 h說明電池有故障，單片機(jī)發(fā)出命令關(guān)閉主回路輸出開關(guān)；浮充階段充電超過3 h后關(guān)閉輸出。


2．2 充電控制
    充電器判斷充電狀態(tài)主要根據(jù)充電電流控制充電器輸出，電流小于50 mA后關(guān)閉IRF9540。充電次數(shù)記憶在單片機(jī)的E2PROM中，滿20次后調(diào)用脈沖充電程序?qū)﹄姵剡M(jìn)行修復(fù)充電。圖5為充電脈沖示意圖。充電20～200 ms后關(guān)閉充電主回路的PMOS管，打開放電回路的NMOS管，延時(shí)10～20μs，然后關(guān)閉放電回路，延時(shí)20～50μs后重新打開充電主回路進(jìn)行充電，完成一個(gè)充放電(正負(fù)脈沖)周期，即充→放→停→充。另外不同的階段還可采取充→停→充的稱之為慢脈沖的充電模式。

3 結(jié)語
    充電器經(jīng)充電試驗(yàn)證明對(duì)電池有較好效果，特別是對(duì)于一些蓄電池知識(shí)比較缺乏的用戶，可以免除充電帶來的很多麻煩。試驗(yàn)中當(dāng)接入電池極性相反時(shí)充電器無輸出，指示燈為橙色，充電器各項(xiàng)功能正常。在對(duì)正常蓄電池充電時(shí)實(shí)測(cè)充電電流減小到50 mA左右充電器關(guān)閉輸出，綠色指示燈常亮。而在對(duì)一組缺水的電池充電7 h 50 min后充電器關(guān)閉輸出，并且紅燈常亮，提示電池有故障。該產(chǎn)品所用元器件較多，電路復(fù)雜，導(dǎo)致成本稍高，電路結(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步優(yōu)化。