智能铅酸蓄电池检测系统及其驱动电源研制

摘要

铅酸蓄电池广泛的应用于现代电力电子和通信设备当中，作为较为脆弱的电子部件，往往易于损坏而不易发觉，容易造成资源配置浪费和意外事故，因此现代社会对能够在线检测蓄电池组性能的测试设备需求较为迫切。由于铅酸蓄电池性能与内阻具有相关性，本文从蓄电池内阻检测入手，设计制作了多路在线蓄电池检测系统。与此同时，由于此检测系统对向其供电电源质量要求较高，还设计制作了配套的低纹波多路输出开关电源。文章主要研究内容细分如下：
　　1、研究分析铅酸蓄电池的工作原理，根据蓄电池性能与其内阻之间的联系和蓄电池自带直流电压的特性确定智能测试系统采用交流注入的检测方式，从设备的便携和稳定的角度考虑确定系统的供电电源为高精度多路输出开关电源。
　　2、智能测试系统的设计主要分为3大模块，分别是：单片机控制模块、衡流调理模块和二级放大模块。控制端用单片机采用的是TI公司的MSP430F169型号，主要功能是：通过DAC引脚1KHz音频正弦信号的产生、8路选通控制信号的产生、通过ADC对正弦信号幅值检测、与计算机系统的串口通信；恒流源模块的功能是产生1KHz标准正弦交流恒流源；二级放大电路的硬件功能模块主要进行微小信号的多路选通二级放大。整个硬件电路设计过程中采用先仿真再实验的思路，先通过仿真软件各个模块进行仿真设计，再搭建实验板确定设计的可靠性。
　　3、配套的多输出开关电源设计主要分为变压器设计和主体电路设计两大块。开关电源采用的是反激式拓扑结构，变压器设计过程中采用传统AP计算方法和软件PI Transformer Designer设计相结合，选用了EI28的磁芯结构，材料性能接近于PC40，设计制作出了合乎要求的变压器；主体电路指的是开关电源中除变压器之外所有的功能模块，主要包括有：输入EMI滤波器，输入交流整流模块、应力缓冲器、开关控制芯片及相关电路、输出反馈模块、多路输出滤波器。
　　4、根据以上研究，最后制作出了一套蓄电池检测系统和相应的配套开关电源。测试系统能够辨别出以导线模拟的微小电阻变换，在实际铅酸蓄电池检测中也能精确定位不同电池的内阻值；配套开关电源能够稳定的工作于220Vac±10％的市电交流工作环境，输出电压分别为＋12V、－12V、＋5V，纹波控制在0.5％以内。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 国内外研究现状

1.3本论文研究的目的及意义

1.4论文的结构

第二章 铅酸蓄电池和多路低纹波开关电源原理

2.1铅酸蓄电池原理及特征

2.2 多路输出低纹波开关电源原理及特征

第三章 检测系统控制端设计

3.1 单片机系统设计及分析

3.2 单片机与计算机间通信

第四章 恒流激励源模块设计

4.1 正弦整形电路设计

4.2交流恒流源设计

4.3 交流注入电路设计

第五章 二级放大多路检测模块设计

5.1 二级放大和带通滤波器设计

5.2 多路选择模块设计

5.3 电池电压差分检测电路

5.4 双单转换模块设计

第六章 开关电源高频变压器设计

6.1开关电源变压器设计考虑因素

6.2开关电源变压器实例设计

6.3 变压器实际制作和应用

第七章 开关电源主电路设计

7.1开关电源拓扑结构及技术指标分析

7.2 输入整流电路设计

7.3应力缓冲器设计

7.4 开关控制相关电路设计

7.5 反馈电路设计

7.6输出滤波电路设计

第八章 系统实现及结果分析

8.1蓄电池测试系统

8.2 开关电源性能测试

第九章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果

附 录