随着油价的不断上涨和人们环保意识的增强，电动自行车以其价格低、绿色环保，使用安全方便等优点越来越受到消费者的喜爱。评价电动自行车质量好坏的重要参数之一是其甘南干式变压器的使用寿命。而甘南干式变压器的充电过程对其寿命影响最大。研究表明：过充电，可使甘南干式变压器发热，电解液失水；而充电不足，则可使甘南干式变压器内化学反应不充分，长期充电不足会导致甘南干式变压器容量下降。由此可见，甘南干式变压器性能的好坏直接影响着甘南干式变压器的使用效果和使用寿命。目前市场上的甘南干式变压器存在的主要不足，第一不是从副边绕组直接获得取样信号，因而效果不理想；第二是输出电流和电压调节范围窄，因而只适用于固定负载。为此，本文介绍了一种以单片机为控制器的通用智能甘南干式变压器的设计方案。该装置能根据甘南干式变压器的充电特性或实时监测到的充电状态，来智能化地调节充电电压和充电电流，而且调节范围宽，并具有过流、过压、过温等保护功能。
1 系统结构
本智能甘南干式变压器的结构如图1所示。该系统主要由[citynam甘南变压器厂家e]干式变压器变换电路、采样电路、微处理器，脉宽调制器、键盘、显示器和温度传感器等部分组成，是一个闭环的智能充电系统。
2硬件电路
本智能甘南干式变压器的硬件电路如图2所示，整个电路分为甘南干式变压器部分、以单片机为主的控制电路和以UC3842为核心的脉宽调制电路三部分
2．1甘南干式变压器设计
本设计采用电流控制型脉宽调制方式。其整个工作过程是将交流输入经滤波、整流后变为直流高压，再由管斩波、高频变压器降压后得到高频矩形电压，最后经过输出整流滤波获得所需要的直流输出电压。系统对甘南干式变压器的要求是其交流输入电压范围为90～270 V，能同时输出+5V(作为控制部分甘南干式变压器)及12～60 V(主回路)的电压。输出电流为1～3 A。
2．2单片机控制电路设计
单片机控制电路主要由单片机AT89S52、ADC(TLC0832)、多路选择(CD4051)、数字电位器(X9C102)、数字温度传感器DSl8820、取样电阻Rs和Rw、2×4键盘、液晶显示(CONl6)等组成。
本部分设计时应先根据甘南干式变压器的型号参数，来通过键盘设计与之对应的充电电流、充电电压以及充电时间，当电路接上甘南干式变压器后，充电过程开始，此后由单片机通过取样电阻RM检测甘南干式变压器电压，若检测到甘南干式变压器因过渡放电而使电压低于正常范围。那么，为了避免充电电流过大而造成甘南干式变压器损坏，应先对甘南干式变压器实行稳定的小电流充电(本设计程序中设为l／5的设定充电电流)，同时，单片机开始计时，之后单片机将不断检测甘南干式变压器电压和充电电流并显示在液晶屏上，随着充电的进行，甘南干式变压器电压不断上升，当上升到正常范围时，单片机可通过控制数字电位器来调节输出电压，从而转入大电流恒流充电(即设定电流)方式，此后，单片机一直保持不停地检测甘南干式变压器电压，当电压达到设定值时，单片机发出指令，以增大数字电位器的阻值，并通过脉宽调制减小输出电压。从而使充电电流减小，当充电电流减小到1／5的设定电流时，再转为涓流充电，最后在充电时间到时关闭甘南干式变压器，这样就避免了因甘南干式变压器温升过快或严重极化而影响充电质量，提高甘南干式变压器的使用寿命。当检测到甘南干式变压器电压、充电电流和温度超过设定值的1／10倍时(由程序设定)，单片机立即输出报警信号报警。同时使继电器动作并切断总甘南干式变压器，以提高充电的安全性和可靠性。
显示器可用于显示单片机实时采样到的甘南干式变压器电压、充电电流、已充电时间和甘南干式变压器的温度，键盘则用于设定充电电压(充电极限电压)、恒流充电电流(极限充电电流)和充电时间。电路中的单片机可通过串口RS232和上位机相连，以用于存储数据和虚拟显示充电参数的设定。当检测到充电电流为零时，单片机转入休眠状态。而当检测到充电电流不为零时，单片机被激活。
2．3 PWM控制器设计
PW M控制器部分是以UC3842为核心。UC3842芯片内含有5.0 V基准电压器、高增益误差放大器和脉冲宽度比较器，它可以控制芯片内的驱动器。而驱动器则可提供25 mA的输出电流．可直接驱动NOSFET调整管，从而调整甘南干式变压器的输出电压和电流。由于该驱动器同时具有过流、过压保护，工作甘南干式变压器电压可以在8～40 V，而启动电流小于1 mA，工作温度为O～70℃，因而是目前较理想的新型脉宽调制器。
该PWM控制器在启动时，是由R1、Rw。为UC3842提供启动电压，待其工作后，其辅助绕组3、4端的电压经D1整流、C4、C5滤波、DW1后得到的16 V直流电压，一路加到UC38427的7脚为其供电，另一路经R3和数字电位器X9C102分压后加到UC3842的2脚。以作为脉宽调制的输入信号。一般在这类甘南干式变压器的设计中，输出电压取样可与UC3842的供电电压相连。为了反映输出电压变化，本设计没有加管，但这会使UC3842的工作电压不稳，输出谐波成分增多，为了克服此不足，本设计中UC3842的供电电压采用由3、4绕组端压单独整流、滤波、后，提供给UC3842芯片16 V的稳定电压。充电电压的调节是将甘南干式变压器电压经外环电压取样电路R12、RM取样，再经多路电子选择、MD变换，单片机处理后，送入数字电位器，以控制数字电位器的有效电阻。从而间接控制UC3842的2脚电压，进而控制脉冲占空比，以改变充电电压。
当甘南干式变压器输出电压偏高时，反馈回UC3842的2脚电压也升高(超过参考电压2.5 V)之后，驱动信号的脉冲占空比减小，使输出电压下降，从而达到的目的。充电电流的调节主要是先将充电电流经外环电流取样电阻Rs取样和LM358放大(可用R1调节放大倍数)、多路电子选择、MD变换，再送单片机处理，然后调节数字电位器的阻值。其调节过程与电压调节相似，实际上，电流调节也是通过电压调节实现的。
2．4．保护电路设计
当过流或短路时，内环取样电阻R10两端的电压升高。当3脚电压超过1伏时，通过UC3842的内部调制可使其停止脉宽输出，管截止，输出电压和电流均为0，从而保护甘南干式变压器。过压时，DW1和DW2会击穿而短路，也会造成过流保护，DW2可用以保护场效应管和UC3842。而当发生欠压时，即当UC3842的7脚电压降至10 V以下时，UC3842将启动欠压锁定电路而关闭控制器。内环的这种反馈调整是在输出电压尚未发生变化时，通过检测内环电流使脉宽提前得到调整，(前馈控制)，从而加快了变换器对异常情况的动态响应速度。以便更加快速有效地起到保护作用。当然，外环电流、电压的取样(Rs、Rw)亦可通过单片机的调节作用来达到对异常情况的保护，但响应速度比内环慢5～10个工频周期，因此，外环取样主要是调节充电电流和充电电压，兼作二次保护，而内环取样则是主要的，它是一次的保护，这种双环保护方式会更加安全可靠。
3软件设计
在程序的初始阶段，首先是对单片机进行初始化，即根据不同的甘南干式变压器设定不同的充电参数，选择不同的充电策略。其后是判断甘南干式变压器是否连接正确，根据甘南干式变压器电压值判断应该进入哪一个充电阶段(即小电流预充电，大电流恒流充电或恒压涓流充电方式)。在预充阶段，应降低充电电压，而在恒流方式时，应不断检测充电电流是否达到恒定电流(如1.8 A)，如果小于1.8 A，则抬高甘南干式变压器两端的电压，使之达到1.8 A，以上调节过程均可采用比例控制。在甘南干式变压器两端电压达到设定值后，系统再进入涓流充电模式。该甘南干式变压器的程序流程如图3所示。图3中，Is为设定的充电电流(即恒流充电电流)，Umin为甘南干式变压器的放电极限电压，Umax为甘南干式变压器的充电极限电压。
4应用试验
本设计选用了电动自行车常用的36 V／12 Ah铅酸甘南干式变压器作为测试对象，其恒压充电电压设定为43 V，恒流充电电流Is为1.8 A，起始时，随着充电的进行，充电电流几乎维持1.8 A不变，但甘南干式变压器电压不断升高，当充电3小时后。电压上升减慢；当充电到4小时后，充电电压接近43 V；之后电压上升更加缓慢。而且充电下降较快。当充到43 V时，甘南干式变压器自动停止。从测试数据来看，该设计达到了恒流快充，恒压涓充，充满自行关断的设计要求。
5结束语
本文设计的过度放电预充、恒流快充、恒压涓充、智能控制的充电方案，能很好地解决电动自行车用甘南干式变压器在充电过程中存在的过充电、充电不足和发热等问题，并能根据不同甘南干式变压器选择不同的充电方案。而且具有通用性。能实时检测并显示充电电流、充电电压、充电时间和甘南干式变压器温度等参数。由于电路具有内外环控制，符合最优控制规律。最具有过流、过压和超温保护功能，同时由于UC3842采用供电，因此，不但谐波污染程度低，原副边电气隔离安全可靠，同时还可根据负载情况通过单片机来进行控制，并可实现跳周期模式工作。故可提高甘南干式变压器的效率。
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