主控单元选用的是NXP公司的P89LPC933单片机,该芯片采用增强型8051内核,速度是标准8051的6倍,内置4KB Flash程序存储器、256B片内RAM,2个16bit定时/计数器,1个8位4通道逐步逼近式模数转换模块(ADC1)和1个DAC 模块(DAC0),高达26个I/O口,几乎所有输入引脚均具有抗干扰滤波功能,并内置了硬件看门狗,在软件配合下,抗干扰能力很强[3]。P89LPC933单片机的主要任务是通过采样电路实时采集电池的端电压和充电电流,经内部计算决定下一阶段的充电电压和电流,然后送出控制信号给脉宽调制器控制充电电流和电压的大小,并协调好其他各外围电路模块工作。P89LPC933单片机的各个I/O口分配如图3所示,P0.1、P0.2、P0.3通过内部寄存器设置成A/D转换输入端,P0.1脚输入的是电流采样电路输出的电流转换成的电压信号,P0.2脚输入的是电压采样电路输出的电压信号,P0.3脚输入的是温度采样电路实时检测的电池温度和充电器功率管温度转换的电压信号。采样进来的相关信号经单片机内部存储、处理、计算,然后从P2.0/DAC0脚送出控制信号去控制脉宽调制器。
电压采样、电流采样及PWM控制电路如图4所示,电压采样直接从电池正端(图中V1)采集,经过图中相关电路送入P89LPC933的P0.2脚;电流采样通过电流互感器TF603和相关电路转换为电压值后经R635和R636分压,送入P89LPC933的P0.1脚,它们都由单片机读取,并进行存储和处理。另外,电流采样和电压采样的另一路信号也要送至下面要介绍的脉宽调制器作为比较信号。
脉宽调制器SG3525A在这个闭环控制中起到一个至关重要的作用[4],脉宽调制器SG3525A的2脚和1脚分别输入的是P89LPC933的P2.0/DAC0脚送出的控制信号和采样电路送出的电压和电流信号,经内部的比较电路比较,得出脉宽可以改变的PWM调制信号,再经11脚和14脚输出,去驱动主回路的MOSFET管Q603和Q604工作,从而达到调节和稳定充电电压和电流的作用。SG3525A的10脚送入的是电流取样电路输出的过流保护信号PWH,当充电电路发生故障出现过流过载情况时,则及时关闭脉宽调制器SG3525A,使充电电路的主电路停止工作。
显示模块用来显示电池当前的电压与充电器的电流,显示状态由面板上按钮启动。由于设计的是一款大功率充电器,所以还要实时采集电池温度和功率管温度,一旦温度过高单片机马上启动风冷电路。从而使铅酸蓄电池在适当的温度范围内工作,起到保护作用,得以延长使用寿命。