西南交通大学硕士研究生学位论文 第16页 充电器的外壳散热器底座上紧固有一个NTC热敏电阻传感器，它采集充电器开关电源的散热器温度(采集电路如图3-9所示)，采集温度AD值送给控制器，控制器分析完成报警和自我保护。外壳温度分为高温警告和严重超温报警两个保护等级。

高温警告是指散热器温度超过80℃是，控制器就会点亮LEDH3报警，同时通过继电器2闭合向风力发电机的主控制系统发出报警信号。高温降低恢复到75℃以下，系统自动撤销报警，电路恢复正常工作。

严重超温报警是指散热器温度超过90℃时，控制器关闭开关电源，没有输出充电电压，同时点亮LEDH2报警，并通过闭合继电器2向风力发电机的主控制系统发出报警信号。高温降低恢复到85℃以下，系统自动撤销报警，充电器恢复正常工作。

充电器外壳温度的采集电路由阻容分压网络R82、R83、R84、X5、C37、C38组成，REF2933产生3.3V的电压基准源REF3.3，它与内部环境温度采集电路共用一个基准源。X5通过插线连接FH-CWF103热敏电阻传感器，该传感器采用螺钉紧固在充电器整机底座的散热器外壳上，采集外壳散热器温度。采集的温度电压值经阻容网络分压后，从VAD2_ jk送到控制器16脚（PA2）进行AD转换控制。

风华高科的NTC热敏电阻传感器（FH-CWF103F3950F），是以锰、镍、钴和铜等金属氧化物为主要材料，该传感器具有高精度，高稳定性，响应速度快，优良的抗热冲击性和以及耐湿性能。该传感器典型参数：25°电阻值为10KΩ±1%，使用温度范围（- 40°，100°），传感器B值B25/50=3950K±1，热时间常数(空气中)τ=30sec。[36]

(三) REF2933电压基准

这里采用REF2933为温度传感器电路提供精确的3.3V基准电压，如图3-8所示。 REF2933是美国德州仪器公司3.3V的CMOS电压基准，输出电压3.300V，静态电流50μA，输入电压最小值3.300V，输入电压最大值5.500V，温度系数35ppm/℃，SOT23-3封装，温度范围（-40，125℃），温度漂移100ppm/C。[5]

三． 蓄电池盒温度的采集接口

蓄电池盒温度的采集接口电路由温度传感器、光电隔离放大器和运算放大器变换处理电路三个部分构成（电路如图3-10所示）。

HCPL7840是一种电流采样的一路线性光电隔离放大器，它采用差分信号方式，其输入取蓄电池盒温度传感器的电流，输出经偏置放大后送到AD转换器件进行变换处理。电池盒的实时温度电流通过一个外部采样电阻得到模拟电压，通过原级采样信号输入端进入7840芯片，在次级得到一个差分的输出电压，该差分的输出电压正比于温度传感器的电流，输出电压经LM258构成的差动式转换器进行变换处理，得到的温度电压经AD7box端口输入到控制器芯片23脚的AD通道，在控制器内进行温度AD的处理。LM258双运放只用了UL2A，UL2B为空置状态。

西南交通大学硕士研究生学位论文 第17页 测温传感器采用风华高科的NTC热敏电阻传感器（FH-CWF103F3950F），与上节的机壳温度传感器相同。蓄电池盒温度的AD信号从HCPL7840光电隔离放大器采集后，通过RC一阶无源滤波器进行滤波处理，然后到达差动型积分器（LM258运放电路）处理，经AD7box，送到控制器26脚（PA7）进行AD转换和分析控制。

X6123GND12GND5+5VGND5E810u/35VVDD12340.1uC41U13V1IN+IN-G1V2O+O-G28765R9910R9010R85R886.8KR8922K8+16V100C391u/25VGND5U12A1100TP16R94AD7 box R9310KR914.7KC43R974.7KR924.7K0.1uR984.7KC42320.1uGND54

GND12C44470PC46470PR96220LM258C450.1uR104220R10522GND12HCPL7840GND5D11BAV99GND5R10647K56R10747KU12B7C400.1uR10022K+16VGND5R1016.8K+3.3VLM258图3-10 蓄电池盒温度的采集接口电路

四． 电源监测管理电路

控制板的电源监测管理电路（如题3-11所示），采用TLC7733B低功耗单路电源基准监控芯片，它提供控制器的上电复位信号使能控制器，同时提供电源欠压（或者掉电）的系统保护功能，以确保系统工作可靠。同时，它输出的3.3V基准电压供给控制器进行AD采集，控制器根据采集的电压值进行软件的电压监测管理，当软件监测电压跌落到70%的时候，就进行系统的参数和功能保护，这样起到系统的掉电保护功能。TLC7733B的详细参数请查阅器件手册。

RESINAD0 VrefR14.7K2134E510u/35VU2RESINVCCREFCTGNDRESETTL7733B856R7R31KR6682+3.3VC50.1uReset1R210KC60.1uS1Reset key+3.3V 100 0.1uC15 图3-11 电源监测管理电路

按下S1按键开关可实现控制器的手动复位功能，TLC7733B的第1脚REF输出的基准电压AD0Vref送到控制器第14脚，进行基准电压源的AD采集。

西南交通大学硕士研究生学位论文 第18页 3.3.3 PWM控制输出接口电路

脉冲宽度调制PWM（Pulse Width Modulation），就是用改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变周期来控制其输出频率，它是利用微控制器输出数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。[40]

在电池智能充电器中，一般采用的脉宽PWM法，它是把每一脉冲宽度都相等的脉冲列作为PWM的波形，然后通过改变脉冲的宽度，改变脉冲列周期调频，再采用适当的软硬件控制方法就可以使电压与频率协调变化。通过调整PWM的周期、PWM的占空比，达到控制充电电压与电流的目的。

本充电器的PWM控制电路包括：控制器PWM输出、基准电压源、MOS开关电路和低通滤波器四个部分组成（电路如图3-12所示）。

控制器PWM输出，控制器STM32F103RB内部采用定时器产生PWM信号，PWM的占空比和频率由软件可编程设置，然后通过控制器的61、62管脚输出PWM。这里是通过改变脉冲的占空比进行调压实现对充电电压和电流的控制。

充电器的PWM供电基准采用REF02，它是一款5V（±0.3%）的串联型精密电压基准源，噪声低（型峰峰值15μV），具有出色的温度稳定性（最大值8.5 ppm/°C），16V直流输入REF02的2脚，6脚输出+5V供给PWM电路。[5]

充电器控制器管脚（61、62）输出的两路PWM信号，分别经FDC5612（60V的N沟道MOSFET管）进行输出转换控制，FDC5612具有较快的开关速度，和极低的栅极电荷（12.5nC），FDC5612在PWM信号的作用下工作在截至和导通两个状态，然后输出进入低通滤波器。

西南交通大学硕士研究生学位论文 第19页 R8 TP5PWM0 R10100R1522KR94.7KR11100KU4C200.1uR1247K+16VC180.1uR13120K1001u/25VGND5C17832LM258U3A1R14100X10-8 +16V R1910021C217 81u/35VC1910nFGND53214GND5GND54GND5FDC5612(B7Q)GND5R181KTP6 U5VINNCNCNCREF02VOUTTEMPTRIMGND6354GND5GND5VAREFE7C2210u/35V0.1u GND5 R201KR214.7KTP7R23100KU6C250.1uGND5FDC5612(B7Q)R2415KR25120KC23PWM1R220.1u5U3B7LM258R26100X10-9 100R2722K6C2410nFGND5GND5GND5

456321图3-12 两路PWM控制电路

充电器PWM输出滤波采用电压控制单端正反馈型三阶低通滤波器（电路如图3-13所示[3]），该滤波器将一个一阶低通基本节和一个二阶低通基本节电路级联起来构成三阶低通滤波器，但这需要在一Ui阶低通和二阶低通间采用一个缓冲器。实际中，我们节省了一个运算放大器，这里我们采用LM258，LM258 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，这里采用16V供电。

图3-13 电压控制三阶低通滤波器

R1R2C1C34C28R332A1Uo