摘要：敘述了一種針對標稱電壓為24V，容量為2．5Ah的鎳氫電池組的充電器的實現。該系統摒棄傳統的工頻變壓器，采用TOPSwitch―GX系列單片開關電源芯片，通過PWM的方法實現了對電池組進行不同速率的充電和充電狀態的準確控制。
關鍵詞：鎳氫電池充電器；開關電源；單片機；脈寬調制(PWM)

0 引言
鎳氫電池是一種堿性電池，鎳氫電池的標稱電壓為1．2V。它具有高倍率的放電性能，短時間可以以3C(C：電池充放電時電流大小的比率)的倍率放電，瞬時脈沖放電率很大。鎳氫電池的過放電和過充電性能很好，可快充深放，無記憶性，不含汞，鎘，鉛等有害物質，從而避免了二次電池對環境造成的污染。這些優勢使得鎳氫電池得到了迅速和廣泛的推廣應用。
充電方式、充電電流和電池的溫度以及充電停止電壓等條件是影響鎳氫電池使用壽命的主要因素，本文設計的智能鎳氫充電器可以準確檢測電池端電壓和充電溫度，有效防止過充和充電不足的現象，提高充電的效率，而且在充電器存在故障時，能夠及時停止充電，避免損害電池。

l 硬件電路設計
智能充電器的原理框圖如圖1所示，主要包括開關電源、PWM控制電路、采樣電路等三個部分。本充電器的工作原理是把開關電源輸出的30V直流電源，通過可控恒流源電路把穩壓源轉換為恒流源，對鎳氫電池組進行充電。

1)開關電源
本系統采用TOFSwitch―GX系列PWM開關控制電路來實現220V交流電到低壓直流電壓的轉換，克服了采用傳統工頻變壓器的體積龐大，效率低，發熱量大的缺點。開關電源電路如圖2所示。開關電源有兩路輸出：一路輸出電壓為5V，用于對MCU進行供電；一路輸出電壓為30V，此路電源有兩個用途：通過PWM控制電路對電池進行充電和經過穩壓電源芯片7818的轉換對采用電路和PWM控制電路進行供電。
2)PWM控制電路
控制電路的控制芯片采用的是帶有AD和PWM口的STC12C2052AD單片機。使用單片機的四個AD來采集電池的電壓、充電電流、電池的溫度和環境溫度。控制主電路如圖3所示。VT2(IRFZ44)正常工作時，VGS必須大于2V，因此系統采用了升壓電路把l8V電壓升壓為36V電壓。當G1端的電平為低時，VT2處于關閉狀態，這時候停止對電池充電。當Gl端的電平為高時，IRFZ44處于導通的狀態，這時候處于對電池的充電狀態。因此通過控制PWM的占空比，就可以控制VT2的導通時間，進而控制充電電流。

3)采樣電路
該系統的檢測電路主要由電壓檢測，電流檢測和溫度檢測構成。采樣電路如圖3所示。

電壓檢測的實現：電池的端電壓通過電阻R11，R2分壓，經過放大電路進入控制芯片的AD口。計算公式如下：

其中壤示電池電壓，Vc為采樣到的電壓
電流檢測的實現：在這里先用電阻R1(0．1Ω)將電流轉換為電壓。由于轉換后的電壓很小，因此在把該電壓送入AD口前進行了電壓的放大，放大的倍數為16倍。計算公式如下：

其中I表示充電電流，Vc為采樣電壓