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理士蓄電池充電理論 三段式充電設計方案和實驗結果
解決方案：
三段式充電主電路設計 三段式充電驅動電路設計 三段式充電控制電路設計
實踐證明，要保證鉛酸蓄電池的使用壽命，采用正確的充電方法是非常重要的，蓄電池常常被采用串聯的方式組成電池組來提高輸出電壓，相應的就可以采用串聯方式進行充電。但是因其蓄電池的單個容量、端電壓和內阻在制造和使用過程中會不可避免地產生不一致的問題，從而形成蓄電池組在充電過程中往往會不均衡，結果會使蓄電池組的使用壽命嚴重縮短。本文提出了一種新型的充電器設計方案，隔離的三路輸出分別對單個蓄電池進行充電，同時采用新型的三段式充電控制方法。
1 充電理論
蓄電池在工作工程中主要具有3種工作狀態：放電狀態、充電狀態和浮充狀態。處于放電狀態時，蓄電池將儲蓄的化學能轉化為電能供給負載；充電狀態是在蓄電池放電之后進行能量儲蓄的狀態，此種狀態下電能轉化為化學能存儲起來；浮充狀態則是蓄電池維持一定化學能存儲量所要保持的工作狀態，浮充狀態下的蓄電池的儲能不會因為自放電而損失。放電、充電、浮充電3個狀態構成蓄電池的一個完整的工作循環。傳統的充電器采用串聯充電方式，通過各個電池的電流都是一樣的。盡管采用了三段式的充電方法，但是充電時能控制的電壓只是電池組的串聯電壓，仍然伴有電池組充電不均衡并且擴大的現象。蓄電池工作狀態曲線如圖1所示。因此在此基礎上采用一種新的解決方法。
2 改進設計方案
2.1 主電路
改進的新型充電器主電路，如圖2所示。前級采用軟開關不對稱半橋實現了多路的隔離輸出，并且利用自身產生的寄生參數，實現諧振式零電壓軟開關以此減小開關的損耗，同時也避免了因變壓器漏感而帶來的電壓尖峰。后級采用成熟簡單的Buck電路拓撲，實現降壓并用此來滿足三段式充電的要求。
要實現不對稱半橋的軟開關，不對稱半橋的參數設計需要滿足以下2個條件，即：
中：Zn為特性阻抗，；D為開關管Q1的占空比；C為開關管Q1和Q2的寄生電容；ωk為諧振角頻率；Lk為變壓器初級漏感；I0為負載總電流；td為死區時間；n為變壓器初、次級匝比。
蓄理士電池高效轉換器應用實例
高效DC/DC轉換器是所有便攜式設計的基礎。許多便攜式電子應用被設計成采用單節AA或AAA電池工作，這給電源設計工程師提出了挑戰。從850mV～1.5V的輸入電壓產生一個恒定的3.3V系統輸出，要求同步升壓DC/DC轉換器能夠在固定開關頻率下工作，同時附帶片上補償電路，并且需要微型低高度電感和陶瓷電容，最好采用微型IC封裝以減少它在設備設計中的總占位面積。
一個由薄型SOT IC封裝和少量外部元器件組成的經過驗證的電路設計，實現了一個僅占7×9mm2板面積的效率為90%的單電池到3.3V/150mA轉換器。當在單電池輸入（1.5V）下工作時，25mA～80mA之間的負載電流可能實現90%以上的效率。一個外部低電流肖特基二極管（雖然并不是必需的）將在較高輸出電流下最大程度地提高效率。
這個電路設計集成了帶額定電阻值為0.35Ω（N）且典型電阻值為0.45Ω（P）的低柵電極電壓內部開關的高效DC/DC轉換器。在整個工作溫度范圍內，開關電流限制一般為850mA，從而在新的堿性AA單節電池輸入和兩節電池輸入時可分別實現0.66W和2.5W的輸出功率。
電流模式控制提供出色的輸入線路和輸出負載瞬態響應。斜坡補償（這是當占空比超過50%時用來防止分頻諧波不穩定性所必需的）可以整合到轉換器中，與電路一起保持恒流限制閾值，而不管輸入電壓是多少。
理士蓄電池先進電源管理IC設計的兩個特性會影響其工作效率：內部反饋機制的集成和可在工作期間節省能量的節電模式的加入。增加的內部反饋回路補償不再需要外部元器件了，從而降低了總成本，簡化了設計過程。通過僅在需要時激活電源轉換器以將輸出電壓調制保持在1%以內，節電工作模式提高了輕負載（ILOAD < 3mA，典型值）時的轉換器效率。一旦輸出電壓在進行調制，轉換器會切換至睡眠狀態，從而減少柵電荷損失和靜態電流。不帶節電模式的類似IC將被強制在整個工作范圍內保持恒定的PWM，從而增加了靜態電流。雖然在一些頻率敏感的應用中恒頻PWM可能會受歡迎，但它會降低總系統效率。
關斷電流低于1mA，并且這個引腳上的磁滯允許對VIN進行簡單的阻性上拉從而連續工作。還要注意，在關斷過程中，VOUT保持低于VIN的未經過調制的600mV。當存儲器或實時時鐘必須在斷電期間保持激活時，這個特性特別有用。可以通過更改分壓器的電阻值輕松設定輸出電壓。
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為了從電池電源獲得最高功效，DC/DC轉換器必須能夠在1V以下的輸入電壓下工作，并提供范圍在2.5V～5V之間的可調整輸出電壓。理想情況下，這種器件還將能夠在低至0.65V的輸入電壓下繼續工作，唯一的局限性在于輸入電源提供足夠功率的能力。
這個特性將消除對大的輸入旁路電容的需要，從而節省了板空間、降低了成本。在低至0.65V的輸入電壓下工作的能力，是從電量接近耗盡的電池中獲得更長使用壽命的重要特性。
以兩個由單節電池供電的便攜式設備為例，其電池使用壽命的比較表明，在理想測試條件下，電源管理IC在低壓模式下工作的能力使其可比傳統DC/DC轉換器多提供六個多小時的電池使用壽命。工作壽命延長40%為終端產品提供了明顯的優勢。
應用領域
1. 多用途的
2. 不間斷電源
3. 電子能源系統
4. 緊急備用電源
5. 緊急燈
6. 鐵路信號
7. 航空信號
8. 安防系統
9. 電子器械與裝備
10.通話系統電源
11.直流電源
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產品規格表 |
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曲線圖片
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理士蓄電池行業資訊
國家能源局20日公布的前三季度光伏新增裝機數據顯示，新增光伏裝機中，電站與分布式光伏所占比例分別約為84%和16%。而今年年初能源局定下分布式光伏建設目標為7GW，目前來看，實際完成遠低于這一數據。由于地面電站限電嚴重，分布式建設速度不及預期，使得能源局不得不在“十三五”規劃中再度強度分布式光伏的重要性。
國家能源局數據顯示，截至今年9月底，全國光伏發電裝機容量3795萬千瓦，1-9月全國新增光伏發電裝機990萬千瓦，新增光伏電站裝機832萬千瓦，約占84%，分布式裝機158萬千瓦。棄光率10%，其中甘肅和新疆棄光率分別高達28%和20%。
比統計數據更嚴峻的現實是，一位民營光伏企業的開發人士透露，過去沒有棄光問題的寧夏近期也開始限電至30%左右，棄光高達70%，特別是中衛和吳忠地區。中國證券網記者在一份“吳忠地區光伏電站限出力通知”中看到，“因今年下半年以來，寧夏全區負荷下行，原有火電、水電及風電調峰基礎上，仍不能滿足寧夏區域電網內電量平衡�！币虼水數仉娋W調度中心推出了吳忠地區電網25家光伏電站限電方案，9月21日起執行，在實際執行中，一個月一個電站限電一天。
究其原因，西部電站光照資源好，有穩定的現金流回報，仍吸引了大量企業投資。分布式由于融資難、屋頂所屬等問題仍不受大型開發商青睞。
能源局數據統計，1-9月新增裝機容量較大的地區為：新疆261萬千瓦、內蒙古132萬千瓦、浙江85萬千瓦、青海66萬千瓦、甘肅64萬千瓦、江蘇63萬千瓦、山東50萬千瓦、寧夏45萬千瓦。全國各省中，累計光伏發電裝機容量超過100萬千瓦的達9個，分別為新疆、甘肅、青海、內蒙古、江蘇、寧夏、河北、浙江和山東。
可以看出，上述今年前三季度裝機較大地區除了浙江、江蘇兩省以外，其余仍為西部可再生能源豐富地區。而西部地區電網輸出通道仍在建設中，今年用電繼續下行也加劇了棄風限電。
正板合金為高錫低鈣合金，其組織結構晶粒細小致密，耐腐蝕性能好，電池具有長使用壽命的特點使用與維護 鉛酸蓄電池以其制造工藝簡單、原材料來源豐富、價格適中在二次化學電源中起著不可替代的作用，特別是閥控電池的出現又使傳統的蓄電池煥發出了勃勃生機。蓄電池使用壽命與制造有著密切的關系，同時與使用方法也有很大的影響，正確掌握的使用方法對延長蓄電池的壽命大有益處。對于傳統開口式蓄電池日常須對以下幾方面注意： ①電解液的數量、密度以及充電程度等方面加以注意，尤其是與其密切相關的充電系統特別關心，若充電量較大則蓄電池失水多，容易造成極板的活性物質脫落，造成底部短路使電池內部溫度較高而縮短壽命，若充電量較小則容易造成電池的虧電，蓄電池在長期虧電的情況下，可導致極板的不可逆硫酸鹽化，其表現是充電過程電壓上升較快，很短時間完成，放電時電壓下降迅速。 ②電解液的純度，一般采用蓄電池專用電解液或補充液灌注，嚴禁用普通硫酸和自來水替代。 ③日常使用表面保持清潔，排氣口暢通。 ④放置不用時應先充滿電，同時三個月進行一次補充電。 對于密封閥控鉛酸蓄電池日常須對以下幾方面注意： ①注意充電電壓的范圍浮充使用時電壓一般控制在2.15±0.1V/單格，循環使用時電壓一般控制在2.35±0.1V/單格，若說明書有要求時應按說明書操作。 ②注意使用環境溫度，一般不超過30度為宜。溫度變化較大時應加強對電壓的調節。 ③對于不同廠家的產品不可混用，同一廠家的產品新舊不可混用。 ④密封閥控鉛酸蓄電池最好不要自己打開蓋子補充電解液和更換安全閥。 鉛酸蓄電池簡介 一個多世紀以來，鉛酸蓄電池已有成功的商業產品，且在汽車和其他應用領域中，至今仍然是廣泛采用的電能源。它的優點在于低成本、成熟的技術、相對的高功率容量。這些優點對其應用于混合動力電動汽車是有吸引力的，因為在混合動力電動汽車中高功率是首要考慮的技術條件。當鉛酸蓄電池與其他較先進的對應物相比時，其有關材料(鉛、鉛氧化物、硫酸)的成本是相當低的。鉛酸蓄電池也有若干缺點，如其能量密度低(主要是由于鉛的高分子量);溫度特性差(當低于10℃時，其比功率和比能量顯著降低，這一狀況嚴格地限制了鉛酸蓄電池在冷氣候下的車輛牽引中的應用)。 高度腐蝕性的硫酸是對車內人員的安全隱患。通過自放電反應所釋放的氫則是另一種潛在的危險，因為這一氣體甚至在微量集聚態中都是極度易燃的。氫的排放也是密封式蓄電池應用中的一個問題。事實上，為了提供防止酸泄漏的可靠防護層，必須將蓄電池密封，從而在其外殼內截留所派生的氣體。因此，蓄電池內的壓力增加，在外殼和密封處可引起膨脹和結構性制約。因鉛具有毒性，電極上的鉛是一個涉及環境的問題。在蓄電池制造期間、如果車輛失事(因開裂電解液流出)或在蓄電池壽命終止進行處理期間，都可以發生連續使用鉛酸蓄電池所形成的鉛的排放。 各種改進性能的鉛酸蓄電他已開發應用于電動汽車和混合動力電動汽車，已制成具有快速充電能力、比能量超過40Whkg的改進型密封鉛酸蓄電池。其中之一為Electrasource's Horizon蓄電池，它采用了由鉛絲編織的橫向板結構，從而呈現高比能量(43Whkg)、高比功率(285Wkg)、長循環壽命(對用于道路上的電動汽車，超過600次循環)、快速再充電能力(8 min可充電至50%容量，而充電至100%容量的時間少于30min )、低成本(用于電動汽車每個2000一300(〕美元)、機械上加強結構(增強的橫向板結構)、免維護條件(密封式蓄電池技術)和對環境的友好性等競爭性優點。其他現代的鉛酸蓄電池技術包括雙極式設計和微管狀板柵設計等。賽特蓄電池銷售網址：www.saitexudianchidl.com