介绍了PWM 技术的基本原理,并详细介绍了在智能充电器中采用的PWM技术的方法和其优缺点,并针对问题提出了更加合理的解决方案,本文介绍的方法主要面向镍氢和镍镉电池充电器等应用
PWM技术的基本原理
随着电子技术的发展,出现了多种PWM技术,其中包括:相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等,而本文介绍的是在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法。它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。
PWM技术的具体应用
PWM软件法控制充电电流
本方法的基本思想就是利用单片机具有的PWM端口,在不改变PWM方波周期的前提下,通过软件的方法调整单片机的PWM控制寄存器来调整PWM的占空比,从而控制充电电流。本方法所要求的单片机必须具有ADC端口和PWM端口这两个必须条件,另外ADC的位数尽量高,单片机的工作速度尽量快。在调整充电电流前,单片机先快速读取充电电流的大小,然后把设定的充电电流与实际读取到的充电电流进行比较,若实际电流偏小则向增加充电电流的方向调整PWM的占空比;若实际电流偏大则向减小充电电流的方向调整PWM的占空比。在软件PWM的调整过程中要注意ADC的读数偏差和电源工作电压等引入的纹波干扰,合理采用算术平均法等数字滤波技术。软件PWM法具有以下优缺点。
优点:
缺点:
纯硬件PWM法控制充电电流
由于单片机的工作频率一般都在4MHz左右,由单片机产生的PWM的工作频率是很低的,再加上单片机用ADC方式读取充电电流需要的时间,因此用软件PWM的方式调整充电电流的频率是比较低的,为了克服以上的缺陷,可以采用外部高速PWM的方法来控制充电电流。现在智能充电器中采用的PWM控制芯片主要有TL494等,本PWM控制芯片的工作频率可以达到300kHz以上,外加阻容元件就可以实现对电池充电过程中的恒流限压作用,单片机只须用一个普通的I/O端口控制TL494使能即可。另外也可以采用电压比较器替代TL494,如LM393和LM358等。采用纯硬件PWM具有以下优缺点。
优点:
缺点:
单片机 PWM控制端口与硬件PWM融合
对于单纯硬件PWM的涓流充电的脉动问题,可以采用具有PWM端口的单片机,再结合外部PWM芯片即可解决涓流的脉动性。
在充电过程中可以这样控制充电电流:采用恒流大电流快速充电时,可以把单片机的PWM输出全部为高电平(PWM控制芯片高电平使能)或低电平(PWM控制芯片低电平使能);当进行涓流充电时,可以把单片机的PWM控制端口输出PWM信号,然后通过测试电流采样电阻上的压降来调整PWM的占空比,直到符合要求为止。
附:
LM393相关型号参数
产品型号:LM393D
每通道静态电流Max.(mA):0.500
输出电流Min.(mA):6
响应时间(由低至高)(us):0.300
工作电压Min. (V):2
工作电压Max. (V):30
共模输入电压VICRMin.(V):-
共模输入电压VICRMax.(V):3.500
输入失调电压(25℃)Max.(mV):5
满幅:No
通道数:2
封装/温度(℃):SOIC-8/0~70
描 述:双路差分比较器
产品型号:LM393DR
每通道静态电流Max.(mA):0.500
输出电流Min.(mA):6
响应时间(由低至高)(us):0.300
工作电压Min. (V):2
工作电压Max. (V):30
共模输入电压VICRMin.(V):-
共模输入电压VICRMax.(V):3.500
输入失调电压(25℃)Max.(mV):5
满幅:No
通道数:2
封装/温度(℃):SOIC-8/0~70
描 述:双路差分比较器
产品型号:LM393P
每通道静态电流Max.(mA):0.500
输出电流Min.(mA):6
响应时间(由低至高)(us):0.300
工作电压Min. (V):2
工作电压Max. (V):30
共模输入电压VICRMin.(V):-
共模输入电压VICRMax.(V):3.500
输入失调电压(25℃)Max.(mV):5
满幅:No
通道数:2
封装/温度(℃):PDIP-8/0~70
描 述:双路差分比较器
产品型号:LM393DG
工作电压Min. (V):2,±1.0
工作电压Max. (V):36,±18
输入失调电压Max.(mV):5
输入失调电流Iio(max)(nA):50
输入偏置电流Iio(max)(nA):25
静态电流(total)(mA):0.400
响应时间(ns):1300
电源供电方式:单/双
通道数:2
封装/温度(℃):SOIC-8/0~70
描 述:低失调电压,2比较器
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