1 概 述

　　電子信息技術的快速發展使得各種各樣的電子產品不斷涌現，并朝著便攜和小型輕量化的趨勢發展，這也使得更多的電氣化產品采用基于電池的供電系統。目前，較多使用的電池有鎳鎘、鎳氫、鉛蓄電池和鋰電池，由于它們各自的優缺點使得它們在相當長的時期內將共存發展［4］。由于不同類型的電池的充電特性不同，目前通常對不同類型，甚至不同電壓、容量等級的電池使用不同的充電器，這在實際使用中有諸多不便。本文設計了一種通用型的充電器，可對電壓等級為1.2V～48V的鎳鎘、鎳氫、鉛蓄電池和鋰電池進行充電。為達到如此寬的充電范圍，充電電源采用二級電路拓撲，并使用同一PWM信號源對兩級電路進行聯動控制。該電源在 85VAC～265VAC的通用輸入范圍內均可實現1.2V（0.3A）～60V（1.6A）的寬范圍輸出。同時使用單片機進行充電控制，先進的慢脈沖快速充電法［4］，并綜合使用定時控制、電壓控制和溫度控制來中止快速充電，確保不會因過充電而損傷電池。

　　2 充電電源的拓撲結構和控制方案

　　由于要求充電電源的輸出變化范圍為1.2V（0.3A）～60V（1.6A），采用單級變換器很難實現這 么大的變化范圍，故采用了兩級結構，電源主電路如圖1所示，交流輸入經整流濾波得到穩定的直流電壓DCin，首先經單端反激變換器預穩壓，并實現輸入級與輸出級的隔離，然后再經BUCK變換器進一步降壓，得到所需輸出電壓。為了保證單端反激變換器能穩定工作，加入了假負載R2。由于電池等效于一個大電容，故輸出端可不加濾波電容。

　　為簡化控制，采用同一PWM信號對兩級變換器進行聯動控制。單端反激變換器的的占空比一般應不超過0.5，以減小開關管電壓應力，而BUCK變換器則希望盡量提高占空比，以改善輸出電壓波形和動態響應，因此，在保證能夠實現所要求的輸出變化范圍的情況下，應盡量提高BUCK變換器的占空比，這樣就不能采用完全相同的PWM信號同時控制兩級變換器。為此，本文給出了一種相對簡單的控制策略，使用同一 PWM信號變換出占空比不同的兩路PWM信號，分別控制兩級變換器，具體實現方法如下所述。

　　對于任一方波信號，要改變其占空比（對應于導通時間，即信號處于高電平狀態的時間），一般有兩種實現途徑：一是改變其導通時間而頻率保持不變，二是改變其頻率而導通時間保持不變。本文采用后一種途徑，即用PWM控制器輸出的信號直接控制BUCK變換器，而在保持導通時間不變的情況下將其信號進行二分頻，得到占空比減半的信號來控制單端反激變換器。具體實現電路如圖2（a）所示，源信號經分頻器二分頻，得到頻率減半的信號，再與源信號相與，即得到導通時間不變而頻率減半的信號。電路中各點波形參見圖2（b）。