论文总字数：10432字

摘 要

如今，电动自行车以其方便快捷得到了越来越多消费者的青睐，与汽车相比更加环保小巧，还有效地避免了城市交通堵塞带来的不必要的麻烦。本文以电动车充电电源市场现状为切入点，讨论了其发展方向和使用技术，并设计出更加适应市场需求的充电电源。本文设计的充电电源是采用基于UC3875的ZVZCS PWM软开关技术。与芯片UC3842相比，芯片UC3875既能实现零电压启动，又能实现零电流启动，提高了电动车充电电源的充电效率，并提高了传统充电电源的安全性能。

关键字：充电电源，软开关，UC3875，电动车

Abstract：Today, more and more consumers prefer electric bicycles because of its convenience and fast. Compared with the car, electric bicycles are more environmental friendly and convenient. Moreover, electric bicycles effectively avoid the city traffic jam’s trouble. In this paper, first, the present market situation of electric bicycles is introduced. Secondly, the development direction and the technology of electric bicycles are discussed. And last a battery charge which is more adaptable to the market is designed by using the UC3875 ZVZCS PWM soft switch technology. Compared with the chip of UC3842, chip UC3875 can achieve zero voltage start and zero current start. As a result, it improves the electric bicycle’s charging efficiency. And it also improves the safety performance of the traditional battery charge.

Keywords：battery charge, soft switch, UC3875，electric bicycles

目录

1 引言 5

1.1 设计电动车充电电源的意义 5

1.2 电动车充电电源国内外市场现状 5

1.3 电动车充电电源的分类 5

1.3.1 负脉冲充电器 5

1.3.2 三段式充电器 6

2设计原理及总体电路设计 7

2.1 设计原理 7

2.2 主电路设计 8

3 各部分电路的设计 9

3.1 控制电路的设计 9

3.2检测电路设计 11

3.3 驱动和保护电路设计 12

4 仿真结果 13

结论 16

参考文献 17

致谢 18

1 引言

1.1 设计电动车充电电源的意义

随着现代城市的发展，人民生活水平的提高，汽车走进了平民百姓的家庭，却由于当代交通发展的滞后，导致很多交通拥挤问题，人们的方便出行反而受到了阻碍。电动车以其物美价廉、方便快捷很快受到广大消费者的欢迎。电动车行业从出现到现在一直保持着迅猛发展的势头。

在电动车迅速发展的同时，电动车充电电源也在迅速发展，不断改进，充电时间不断减少，对电池的伤害也逐渐减弱。本文介绍的基于软开关技术的电动车充电电源采用的是既能实现零电流启动也能零电压启动的控制芯片UC3875进行控制，输出电压是采用PWM脉冲调宽技术来进行调节。ZVZCS 软开关的工作模式大体上克服了ZVS 和ZCS 软开关模式本身所固有的缺陷, 使得全桥变换器超前臂实现了ZVS, 并且滞后臂实现 ZCS, 在中、大功率开关电源中具有非常广阔的应用前景。

1.2 电动车充电电源国内外市场现状

（1） 由于锂离子电池充电电源在EMC、安规等方面有很高的要求，只有少数生产厂家能够满足要求。但随着国内市场的逐步扩大，生产锂离子电池充电器的制造商也有所增加，但现在的质量情况不容乐观。

（2）因在国内电动车充电电源不属于3C认证的产品，目前也没有标准的行业准则，并且国内对充电器的监管不严格，所以说国内市场所使用的充电电源跟出口的充电电源相比，要便宜不少，但在使用的材料质量、EMC、安全规范等方面依旧差别很大。

（3）由于现在不少生产充电电源的厂家对产品的技术指标还不够明晰，尤其是对一些易导致安全隐患的技术指标没有采取有效的控制，因而目前一些充电电源还有安全隐患。

（4）现在的电动车上绝大多数装的是铅酸蓄电池，因为铅酸蓄电池成本低，体积大。与之配套的充电器常常使用线性充电电源，体积大，效率低。蓄电池充电过程对其寿命影响最大,过充电、充电不足以及过放电都是引起是电池寿命的主要原因。因此如何正确地监控和测量蓄电池的充电状态、减少充电损耗、提高充电速度,延长蓄电池的寿命,具有十分重要的经济意义。

1.3 电动车充电电源的分类

1.3.1 负脉冲充电器

铅酸电池已经有多年的历史，开始全球基本沿用老的操作规程：充、放电率为0.1C(C是电池容量)寿命比较长。麦斯先生为了解决快速充电的问题，早在1967年向全世界宣布了他的研究成果，使用率脉冲电流大于1C进行充电，在充电间歇对电池进行放电。放电能有效地降低电解液的温度、消除极化现象、提高极板接受电荷的能力。

　在1969年前后，我国一批科技人员，根据麦斯先生的三定律成功制作了多种快速充电电源。充电循环过程是：大电流脉冲充电→切断充电通路→对电池短暂放电→停止放电→接通充电通路→大电流脉冲充电……
　　在2000年左右，这个原理被用于电动车充电器当中，在充电的过程中，不断开充电线路，电池被小电阻短路的瞬间，进行放电。短路的时候因不断开充电线路，在充电线路中串连了电感。一般会在1秒内短路3－5毫秒，因电流在电感里不能瞬间变换，短路时间非常短，充电电源的电源转换部分可以得到保护。若将充电电流的方向作为正，放电便是负了，电动车行业便出现了“负脉冲充电器”，并且可以延长电池寿命。如江禾充电器中的长寿型充电电源就使用这个基本原理。

1.3.2 三段式充电器
　　这种类型的充电器是如今电动车行业中使用最多的一种，三段式充电器，就是在其充电过程中肯定有三个阶段。首先是恒流充电阶段，其次是恒压充电阶段，最后一个阶段叫做涓流充电阶段。
从电子技术角度针对电池而言：
　　第一阶段被称为充电限流阶段，而第二阶段被叫做高恒压阶段，最后一个阶段叫做低恒压阶段。第二个阶段和第三个阶段进行转换时，在面板指示灯上会有相应的变化，大多数充电电源第一和第二阶段是红灯，到第三阶段变成绿灯。

　 第二个阶段与第三个阶段的相互之间转换是由充电的电流决定的，大于某个电流值时进入第一和第二个阶段，小于某个电流值时进入到第三个阶段。而这个电流叫做转换电流，也叫做转折电流。

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