电动汽车智能充电系统开发

摘要该文设计的是铅酸蓄电池智能充电控制系统，文中主要提及蓄电池充电方法的研究与充电控制系统的设计。在通过有关蓄电池充电原理与充电方法研究的基础上，使用恒压充电与恒流充电相结合的三阶段式充电方法。该充电方法结合了恒压和恒流充电的优点，避免了在充电初期用大电流充电导致电池过充电和损坏充电设备等现象，又避免了用恒压充电初始阶段对蓄电池自身造成的大电流的冲击，在最后一个阶段采用小电流充电能最大限度的使蓄电池充满并且不损坏蓄电池，起到了很好的充电效果。论文主要内容如下：介绍了铅酸蓄电池的各种充电方法，并且比较了各种充电方法的优点和缺点；围绕AT89S52单片机，设计了充电系统的硬件电路，包括整流滤波电路，DC-DC变换电路，电池电路，保护电路，模数转换电路，差分放大电路；电流电压检测电路，辅助电源电路，LCD显示电路等电路。最后对所设计的铅酸蓄电池充电系统的硬件和软件进行了实验调试，实验结果证明了系统设计的合理性以及所用的充电放法的可行性和有效性。关键词：铅酸蓄电池；三阶段式；恒压充电；恒流充电；AT89S52单片机AbstractThepaperhaVeadesignabouttheintelligentchargecontrolsystemforlead-acidbattery,andtheresearchanddesignofchargingcontrolsystemforstoragebatteryarementionedinthispaper.Onthebasisoftheresearchonchargingprincipleandchargingmethodofbattery,usingthethreestagechargingmethodwhichcombinedwithconstantcurrentchargingandconstantVoltagecharging.ThechargingmethodcombinestheadvantagesofconstantVoltageandconstantcurrentcharging.Toavoidchargingintheearlystagewithalargecurrentchargeanddamagetothebatterychargingequipmentandotherphenomena,andavoidtheconstantVoltagechargingoftheinitialstageofthebatteryitselfcausedbytheimpactofthelargecurrent.Byusingthesmallcurrentchargingcangreatlyensurethebatteryisfullanddoesnotdamagethebatteryinthelaststage,therewillbeaVerygoodchargingeffect.Themaincontentsofthispaperareasfollows:introducingVariouschargingmethodsofleadacidbattery,andcomparingtheadvantagesanddisadvantagesofVariouschargingmethods.OnthebasisoftheAT89S52microcontroller,Thehardwarecircuitofthechargingsystemisdesigned,whichincludingrectifierandfiltercircuit,DC-DCconvertercircuit,batterycircuit,protectioncircuit,analogdigitalconversioncircuit,differentialamplifiercircuit,currentandVoltagedetectioncircuit,auxiliarypowercircuit,LCDdisplaycircuit,etc.Intheend,thehardwareandsoftwareofthelead-acidbatterychargingsystemaredebugged.Theexperimentalresultsshowtherationalityofthesystemdesignandthefeasibilityandeffectivenessofthechargingmethod.Keywords:Leadacidbattery;Threestagetype;ConstantVoltagecharging;Constantcurrentcharging;AT89S52singlechipmicrocomputer目录摘要.IABSTRACT.II1绪论.11.1论文研究背景.11.2项目可行性分析.11.3小结.22汽车蓄电池简介.32.1蓄电池的种类.32.2铅酸蓄电池工作原理.32.3铅酸蓄电池的充电方式.42.3.1铅酸蓄电池传统的充电理论及方法.42.3.2铅酸蓄电池的恒流充电法.42.3.3铅酸蓄电池恒压充电法.42.4铅酸蓄电池的快速充电理论.52.4.1铅酸蓄电池快速充电原理.52.4.2变电流间歇式正负脉冲充电法.62.4.3脉冲充电法.62.4.3三阶段式充电法.72.5小结.73基本设计方案.83.1总体设计方案.83.1.1系统的设计要求.83.1.2快速充电方法的选择.83.1.3充电参数的确定.83.1.4充电系统的系统框图.83.2充电系统的充电方法的控制与实现.93.3小结.94充电系统硬件设计.104.1单相桥式整流、滤波电路.104.2DC-DC电路.114.2.1实际DC-DC电路分析.124.3PWM控制电路.134.4电池电路和保护电路.144.5电池电压和充电电流检测电路.154.6单片机控制处理系统.164.6.1单片机的选择.164.6.2AT89S52单片机简介.174.6.3AT89S52的单片机控制电路.184.7LCD显示屏的选择.204.7.1显示器屏方案.204.7.2LCD1602显示屏的简介.214.7.3显示器电路图.224.8LED显示电路.224.9辅助电源电路.234.9.1整流滤波输出电压转12V工作电压.234.9.212V电压转5V电压电路.234.9.312V电压转5V参考电压电路.244.9.412V电压转15V隔离电压.244.10本章小结.245系统软件设计.255.1系统主程序设计.255.2模块子程序设置.265.2.1PCF8591模数转换器程序设计.265.2.2LCD1602显示屏程序设计.265.3小结.276智能充电系统样机调试.286.1硬件电路的调试.286.1.1光耦驱动电路检测.286.1.2存在问题的电路.296.2软件系统调试.296.2.1PWM波形调试.296.2.2A/D转换器调试.296.3充电曲线图表.306.4小结.327总结.32谢辞.33参考文献.34附录一电动汽车智能充电系统原理图.35附录二电动汽车智能充电系统PCB图.37附录三软件主程序.381绪论1.1论文研究背景如今，以化石能源为主的世界能源正逐步枯竭，因为作为世界能源的重要组成部分的化石能源是不可再生资源，化石能源也对地球造成了严重的环境污染，加入人们无法改变能源的使用结构，那么人类将面临巨大的生存威胁。在这样严峻的能源背景下，研发和发展清洁能源成为当今人类的主要任务。时下在各国之间最热门和流行的新清洁能源非动力蓄电池莫属，以蓄电池为动力来源的电动车已经被称作新世纪的绿色工程，这个绿色工程迫使传统的汽车工业发展进入到一个全新的关乎人类进步的领域。电动车中的车体、控制器、电动机这三大主要部分在理论和实际应用技术上已经很成熟，但是另外两个大部件：蓄电池和其充电器的研究和发展却无法满足较高的品质需求。它们有很多理论及技术还需大量投入力量去攻关，这已经成为交通发展的瓶颈。现在我国的电动车所用的动力蓄电池主要以铅酸蓄电池为主，这是因为这种蓄电池有成本较低，无记忆效应，技术较成熟，电池的容量大，跟随负荷输出特性好，电压稳定等优点。这相比其他的高性能电池如燃料电池，锂电池等有很大的竞争优势。这就使得铅酸蓄电池被广泛的应用在通信、交通、铁路，国防及农业等部门。近年全密封免维护铅酸蓄电池通过它密封好、没有泄漏、没有污染等优点，不但能保护人与各种各样用电的设备的安全，而且其在整个寿命期间，不需要什么维护，因此带开了铅酸蓄电池的发展篇章。现在通讯设备大多是使用免维护的电池来作为它们的备用电源，很多电子设备的无间断电源系统也大多是用免维护电池，除此之外在汽车，应急灯和轮船等也越来越多的开始用免维护电池。可是，由于不正确的充电方法，导致充电的技术没办法适应这种电池的特殊要求，这就使电池非常难达到预定的使用寿命。虽然这些年来蓄电池技术有着令人振奋的进步，但是作为其能量补充的主要部件充电器的发展却无法跟上步伐，主要体现在传统的充电方式的充电时间太长，快速充电的技术到现在都没能解决，严重的阻碍了电动车的普及和发展。而且目前我们国家工农业运输设备需要大量的蓄电池，可是因为充电设备过于落后充电的方法也不是很科学，因此，需要尽快设计出一种新的智能充电系统来满足社会各行各业的需求。1.2项目可行性分析电动车的充电系统的问题主要是有两方面，一方面是充电模式，另一方面充电参数。一个充电系统要想性能优良就要解决很多理论问题，比如如何减少电池的极化效应的影响；如何减少或防止电池的失水效应；还有如何去除充电给电池造成的盐化等。目前，传统的充电器充电速度慢，充电时间过长，充电效率低，对电池容易造成损伤，而快速充电技术也还没能完全解决，因此的现在的电动车大多都有续航里程短，电池维护频繁等问题。电动车所用的动力电池一般都在较长的时间中持续放出中等电流，而在起动、加速或爬坡这些情况时为大电流放电，蓄电池大多工作在深度放电区。所以，车用动力蓄电池快速充电系统的研究就特别有必要。目前对于蓄电池的充电方式有很多种，早期的方式不是采用恒压充电，就是采用恒流充电。如果使用恒压充电，这种充电方式在充电的前期电流很大，很容易使极板极化，最严重的是变成的电解水会造成电池内部温度升高和电压升高，这样就会增大电池里的气体析出，最终使极板变弯曲导致电池报废。所以早期的充电方式大多采用恒流的方式，但是如果整个充电过程一直采用恒流充电，在充电的后期很多部分的电流会用在电解水，造成析出气体量很大，从而使电解液升温沸腾，这样不但浪费电能，沸腾的电解液冲击极板，会使极板的活性物质掉落，使电池提早报废。因此发展到现在，世界通用的充电方式是采用分段式充电，这种方式是先是恒流充电，再进行恒压充电，伴随着充电电流逐步下降，从而减弱电解液的沸腾现象，进而保护极板。1.3小结本章介绍了当今世界上蓄电池的充电技术的发展状况，以及论文研究背景、项目可行性。2汽车蓄电池简介2.1蓄电池的种类蓄电池的组成部分有三个：进行还原反应的阴极，进行氧化反应的阳极以及将阴极反应和阳极反应容纳在一起的电解液。活性物质是在电极里发生氧化或者还原反应的物质。目前的蓄电池主要有四种：铅酸蓄电池，锂离子蓄电池，镍镉蓄电池还有镍金属氧化物蓄电池。根据电池的不同特性，各种电池的使用场合和对象也是不一样的。蓄电池是依据电池的内阻、能量密度以及电池的容量来选择，它们的品质直接定下了电池能为产品提供的电能品质。对于放电速率要求较低的产品，例如手提视频设备、笔记本电脑、蜂窝电话机等就可以选择锂离子蓄电池或者镍金属氧化物蓄电池，这是因为这些产品的长期电流的消耗较小，而这两种蓄电池的内阻较大，从而限制了峰值放电电流的大小，长期电流消耗较小的产品就很适合用这两种蓄电池。相反，铅酸蓄电池和镍镉蓄电池的内阻比较小，这就使它们能供给比较大的电流，对于放电速率要求要的产品就可以选择这两类电池，例如电动车、由电池供电的电动工具等。因为铅酸蓄电池价格便宜，电压稳定以及供电可靠的优点，使得铅酸蓄电池被广泛的应用。2.2铅酸蓄电池工作原理蓄电池的充电是通过逆向的化学反应将电能储存在化学物质里来实现的。因为蓄电池里的化学也物质不一样，每种电池都有自己的特性，所以在设计充电系统的时候应该要先认真了解明白这些特性，以防止各种充电问题的的发生而损坏蓄电池。铅酸蓄电池需要先通过电源对它经行充电，使其将电能转化成化学能进而存储起来。二氧化铅是铅酸蓄电池的阳极活性物质，阴极的活性物质为海绵状的金属铅，作为电解液的是稀硫酸，阳极和阴极电极化学反应式分别是：（2-4224bb32ePSOHPOSH1）（2-44e2）整个化学方程式为：（2-42242bbbPSOHPOHSP放电3）从方程式可以知道电池充电的时候，阳极产生的O2在阴极表面被还原成水，阴极也因为生成PbSO4使极化电位变低，这样就使阴极不析出氢气，此时生成的PbSO4被还原成海绵状铅，这就实现了蓄电池内部氧循环反应。可以看出在充电的时候，电解液里面的水几乎不损失，可以达到不加水的目标。2.3铅酸蓄电池的充电方式铅酸蓄电池大方面上有2种充电方法：第一种是使用小电流慢慢充的常规传统方法；第二种是可以大幅缩短充电的时间以及增加电池的使用寿命的快速充电方法。可是，因为铅酸蓄电池带有非线性，多变量及离散性等特征，现在所用的数学模型来创建出的充电系统不是太复杂就是充电效果不理想，这样的充电系统根本就无法得到大面积的推广和应用。所以传统的充电方法现在在各种生活和生产里仍然占据很大一部分的比例。就铅酸蓄电池来说，传统的充电方式充电效率不仅不高，还给蓄电池的使用寿命造成不良的影响。以下将针对各种传统的充电方式进行介绍并对对其不足进行分析，同时还会对论文使用的三阶段式充电方式进行介绍。2.3.1铅酸蓄电池传统的充电理论及方法目前，铅酸蓄电池传统的充电方式有恒压充电法和恒流充电法等。这两种方法在充电器中的控制电路较简单，充电功率和效率都比较低。2.3.2铅酸蓄电池的恒流充电法恒流充电方式是在整个充电的过程都使铅酸蓄电池的充电电流保持恒定不变。充电的时候充电电流值一般都选择比较小，充电的时间一般都很长，这样就避开了大电流的充电损坏蓄电池。这种方式的缺点是充电电压会随着充电时间逐渐变大，对电池的极板会造成很大的冲击，电池气体析出量较大，充电效率低下，能耗很高。所以这种充电方式多应用在对蓄电池初始充电的场合。图2.1为这种充电方式电压与电流的波形图。图2.1恒流充电法2.3.3铅酸蓄电池恒压充电法这种充电方式是在整个充电的过程里都使铅酸蓄电池的两端电压保持恒定不变，电流与电压的波形如图2.2。在充电的初始阶段，电流非常大，随着充电的进行，电流呈指数方式递减，电池的电动势逐渐递增。在充电的最后阶段，充电电流变得很小。整个充电过程中都不用调整电流的大小。这种方法简单，因为电流自动减小，所以充电的过程中，气体的析出量很小，如果充电电压选择恰当，充电时间会变得较短。这种充电方式的缺点也很明显：由于在充电的初始阶段，假如电池的放电深度太大，就会使充电电流很大，进而会造成电池内部温度过高，从而损坏电池；如果选择的充电电压太低，而末尾阶段的充电电流又太小，这样就会加大充电时间，串联数比较多的电池组就不适合这样的充电方式。容量小、电压低的蓄电池多用恒压充电法。图2.2恒压充电法2.4铅酸蓄电池的快速充电理论针对传统的充电方法恒流充电和恒压充电方法的充电速率慢、使用不安全等无法弥补的缺点，很多的专家提出了变电流间歇充电理论、三阶段充电理论以及脉冲充电理论等先进的理论和技术。2.4.1铅酸蓄电池快速充电原理美国科学家J.A.Mas为首的研究团队在对蓄电池充电过程进行了大量而且很深入的研究后找到了产生析气现象的规律和原因，从而提出了以最低吸气率为前提的电池可接受的充电电流曲线1。该曲线如图2.3所示。在任一个蓄电池充电时刻，蓄电池可以接受的充电电流大小为：（2-4）0tiIe这个公式中，i为任一时刻t蓄电池可承受的最大充电电流；I0为那个时刻的最大起始电流；为衰减率常数。从图2.3可以知道，蓄电池充电的时候如果充电电流只要低过电池可接受的最大电流，其自身就不产生气泡，但是如果充电电流大过电池可接受的最大电流，超过的那部分电流并不能转化成化学能存储在电池中，而是促进了电池里面的水的电解，从而产生气体析出。充电起始阶段的电流和电池可接受的电流相比起来很小，会使充电时间加长。在充电的末阶段充电电流与电池可接受充电电流相比起来很大，会导致蓄电池的析气现象加剧图2.3蓄电池充电电流可接受曲线2.4.2变电流间歇式正负脉冲充电法为了在充电初期阶段获取到最大的充电量，初期的电流采用最佳充电电流值来替换恒电流充电，恒流充电段改成限压变电流间歇充电段；为了获得过充电量，在末期阶段使用定电流充电，将电池恢复至完全放电状态2，原理如图2.4所示。图2.4变电流间歇式正负脉冲充电法间歇的变电流对蓄电池进行充电能将电池充电过程产生的氧气在足够的时间里进行化学反应进而重新被吸收，这样就降低了电池内部的电压，使下一次的恒流充电进行得更加顺利，将更多的电能充进蓄电池。2.4.3脉冲充电法脉冲充电法是使用脉冲电流或者脉冲电压的对蓄电池进行充电，并在充电电流或者电压中叠加一定的负脉冲，或者在充电时突然停止充电一小段时间，这样就可以把蓄电池的极化电压降下来同时减少蓄电池析气现象3。图2.5为原理波形图。蓄电池能否快速充电的一个主要因素是极化电压，若想快速的进行充电，就一定要消除掉极化电压对蓄电池的影响。恰到好处的停充或者叠加负脉冲能助于极化现象的消除。图2.5负脉冲充电法2.4.3三阶段式充电法三阶段式充电法充分结合和利用了恒流充电及恒压充电的优点并去除了这两种方法的缺点，在充电的起始阶段使用大电流来充电，这样就让蓄电池在短时间内储存很多的电能。这样经过一时间后改用恒压充电，是电流降下来。这样经过一段时间达到很小的电流的时候采用恒流充电，这个阶段也叫浮充充电阶段。原理如图2.6所示。图2.6三阶段式充电法由此可以知道，这种充电法避开了在充电的起始阶段用大电流充电造成电池过度充电及损坏充电设备的现象，还避免了初始阶段恒压充电对电池带来的大电流冲击。在最后的充电阶段，小电流的充电能尽量使蓄电池电量充满而且不对蓄电池造成损坏，这是非常好的充电效果。2.5小结本章先主要分析了蓄电池的种类及工作原理，并在此基础上详细分析了各种传统充电方法和目前各种较流行的快速充电法的原理和优缺点。3基本设计方案3.1总体设计方案本设计采用的总体方案是先构建各个功能模块，然后再将各个模块组合起来的方式来实现方案。3.1.1系统的设计要求1.具有多种充电的方式，例如恒压充电，恒流充电等；2.具有比较可靠的保护，例如反流、过流保护等；3.必要的显示功能，例如充电电压，充电电流的显示等。3.1.2快速充电方法的选择充电器能不能快速安全可靠地对蓄电池进行充电很大程度上取决于所用的充电方法，不一样的充电方法所来的充电速度和效果差距是很大的。所用的充电方法要求可以最大程度的提高电池充电速率，使电量充满时间很短。三段式充电法避开了在充电的起始阶段用大电流充电造成电池过度充电及损坏充电设备的现象，还避免了初始阶段恒压充电对电池带来的大电流冲击。在最后的充电阶段，小电流的充电能尽量使蓄电池电量充满而且不对蓄电池造成损坏，这是非常好的充电效果。3.1.3充电参数的确定根据任务书的要求和指导老师的指导，充电的各阶段参数如下：电池型号：超威6-DZM-12，12V12AH.第一阶段：恒流充电，以700mA恒流充电；电池电压达到14.7V，便进入恒压充电。第二阶段：恒压充电，以14.7V恒压充电；电流降到120mA时，进入浮充充电。第三阶段：浮充充电，以13.6V、120mA充电。3.1.4充电系统的系统框图本充电系统的系统框图如图3.1所示，它包括将220V交流电进行整流和滤波的整流电路，辅助电源电路，由MOS管做开关器件的直流变直流转换电路，单片机控制电路，电流电压检测电路以及LED、LCD显示电路等。充电系统的电路原理图和PCB图如附录中电动汽车智能充电系统原理图及电动汽车智能充电系统PCB图所示。MCU控制处理系统电压采集电路220Vac市电变压、整流、滤波辅助电源液晶显示电流采集电路和放大电路ADC转换电路DC-DC开关电路充电电池PWM驱动电路图3.1充电系统的系统框图3.2充电系统的充电方法的控制与实现为了实现三阶段式充电法，我设计了以AT89S52单片机为控制器的控制系统，将检测到的电池端电压、充电电流、电池电量等状态信息，送到CPU进行处理以及判断，以此来选择充电阶段，实现智能充电。这种控制系统结构很简单，方便操作，成本也很低。3.3小结本章给出了本设计的总体设计方案，并介绍了方案中的各个部分，包括充电方法的选择、充电参数、系统的结构框图等。4充电系统硬件设计4.1单相桥式整流、滤波电路整流电路是将一种交流电转换成另一种交流电的电路，这个电路是利用二极管的单向导电作用来实现的，所以二极管是整流电路的关键元件5。电容的目的是把输出的整流电压中的纹波滤掉，它是滤波电路中关键元件。滤波电路还可以由输出端和负载间串联电感器或者电容和电感组合来构成。图3.1为该电路的电路图。整流桥一般是由四个整流二极管接成电桥的形式，当PN结正向导通时，二极管可以流过很大的电流，导通压降典型值是0.7V。如果二极管加反向电压，二极管只可以流过非常小的反向电流，二极管可以承受很高的反向电压。整流桥是相对的二极管组成一组轮流导通的。图4.1单相桥式整流滤波电路为了使充电电压达到12V，整流输出电压至少要达到20V，即负载电压VL=20V。由电容滤波电路的负载电压VL与变压器二次侧的电压V2的关系约为：（4-1）2(1.)这里取1.2，可算得V2=16.7V考虑实际的变压器选择，V2取15V。则P1是电源变压器将220V交流电降压成15V交流电后，15V交流电的接入口。1.整流桥的选择本课题充电电流要求为01A，为了达到要求，这里的负载电流IL至少取1A，考虑到裕度，取2A。流经二极管的平均电流：（4-2）121DLIA二极管受到的最大反向电压：（4-3）2RMVV因此可以选用整流桥堆KBP307其允许的最大平均整流电流为3A，最大反向电压为700V。2.滤波电容的选择负载电阻：（4-4）/20/1LLRVI为了负载电压能平滑，一般电容器的充电时间常数：（4-5）(35)LTC由此可得滤波电容：0.4.401sF考虑到市电波动，那么电容会承受到的最高电压为：1%（4-6）2.3.CMVV由于在一个单位体积中电解电容的电容量比其它种类的电容要大很多。故可选用标称值的电解电容器。470/5F4.2DC-DC电路直流斩波电路是把一种直流电转换为另一种直流电的电路。最基本的电路有两种：降压斩波电路和升压斩波电路。降压斩波电路是一种输出电压小于或等于输入电压的DC-DC变换电路。电路的原理如图4.2所示。图4.2降压斩波电路输入输出电压分别为Ui和Uo，负载是电阻R。在实际运用中S常用GTR，IGBT和MOSFET等全控型电力电子元件，根据调制输出电压平均值的方式，S的控制方式有三种：1.保持开关周期T不变，调节开关的导通时间ton，称为脉冲宽度调制（PWM）；2.保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型。3.ton和T都可调，使占空比改变，称为混合型4。当S导通，电源给负载R提供电能，负载上的电压UO=Ui，流过负载的电流呈指数形式上升。当S关断，负载电流通过续流二极管VD续流，负载的电压为0，负载电流呈指数的形式下降。到一个周期T结束，开关S再重复循环之前周期的工作过程，那么在一个周期内，负载电流的初值和终值相等，负载电压的平均值为（4-7）ononttOiifUUT为导通占空比，可知UO最大为Ui，ontT降压斩波电路的特点是：只能降压，输入和输出的电压的极性相同，输入电流脉动比较大，输出电流脉动比较小。4.2.1实际DC-DC电路分析第一节已经假定整流滤波的输出电压为20V，通过原理图可知DC-DC电路的输入电压为20V左右，而输出电压为15V左右，就要采用降压斩波电路，其原理图如图4.3所示。图4.3实际的降压斩波电路这里的功率开关器件可以采用以下三种全控型电力电子元件：1.电力晶体管（GTR）GTR相比其它普通的晶体管，它的耐压性能好、能通过的电流大，开关特性也好，但是因为驱动电路比较复杂，驱动的功率也很大等原因，其已大多被绝缘栅双极晶体管和电力场效应晶体管替代。2.电力场效应晶体管（PowerMOSFET）电力MOSFET是用栅极电压来控制漏极电流的，所以驱动电路比较简单，拥有很快的开关速度，最大工作频率高。但是由于它的电流容量较小，耐压程度低，所以只能适用功率没有超过10KW的装置。3.绝缘栅双极晶体管（IGBT）IGBT具有了GTR和MOSFET的优点，适用在中小功率的装置。考虑到本充电系统功率不大，这里的功率开关器件Q1采用N沟道增强型场效应功率晶体管，产品型号为IRF540，其最大漏极电流ID为33A，最高栅源间电压UGS为10V，最高漏源电压UDS为100V。电阻R1和C1组成吸收电路，来减少开关动作时的毛刺，也就是吸收尖峰脉冲。其原理是当Q1关断瞬间，MOS管的漏源电压UDS升高，通过RC回路对C1充电，吸收了关断瞬间的能量，增加了电压上升的时间，当Q1导通，C1通过R1和Q1放电，使电压降低。电阻和电容的选取原则为：（4-8）6310fRC这里f是Q1的开关频率为5KHZ，通过计算和多次实验可以得出可以用阻值为1K的电阻和电容值为0.33uF的非极性电容。续流二极管使用肖特基二极管，因为肖特基二极管的开关频率很高，正向压降低。这里采用MBR30100PT二极管，它能导通的最大电流为30A，能承受反向电压最大为100V，能满足要求。对于滤波电感的最小值的计算如下：（4-9）min*/LVaxodsTnI=（）输入电压为20V，输出电压VO为12VVinaxMOS管导通时间：on1/50.2T电感纹波电流：（4-10）omax.10.IKA因为IRF540的漏源极导通电阻为7所以MOS管导通压降：0.VdsV计算可得可取10mHmin9HL对于滤波电容的电容值，由于滤波电容的主要作用是滤去开关器件产生的纹波，其电容值应该取大一点，根据经验可取1000uF。4.3PWM控制电路单片机定时器产生的PWM波若直接接到MOS管上的话，输出电压也就是充电电压会受控制信号的影响，同时也可能会对单片机造成安全隐患。光耦隔离电路能通过电-光-电这样的转换过程，能去掉控制信号对输出电压的干扰，所以单片机与MOS管之间需要加上一个光电耦合电路来作MOS管的驱动电路。这里的光电耦合器采用TLP250芯片，这个光电耦合器的各项参数如表4-1所示，光电耦合驱动电路如图4.4所示。表4