鋰離子動力電池是20世紀開發成功的新型高能電池。鋰離子動力電池在移動電話、便攜式計算機、攝像機、照相機等、部分代替了傳統電池。大容量鋰離子電池已在電動汽車中試用，將成為21世紀電動汽車的主要動力電源之一，已經在人造衛星、航空航天和儲能方面得到應用。

電池的充電電源是電動汽車不可缺少的子系統之一，車載式充電電源能夠充分發揮鋰離子動力電池可隨時補充能量的突出優點、克服電動汽車續駛里程短的缺點。本文對車載式鋰離子動力電池充電電源進行介紹，重點研究充電單元控制電路的實現。

充電電源的總體結構

為了滿足電動汽車動力性的要求，電動汽車要求多個鋰離子動力電池單體串聯工作。在充電過程中，既要防止電池單體能量不均和過充的問題，又要滿足車載式充電電源在比功率、可靠性等方面的嚴格要求，綜合以上兩個方面考慮，本文提出了一種多組式串聯的電路總體結構方案，其結構如圖1所示。為了滿足充電電源在可靠性方面的性能要求，充電單元的主電路采用電路結構簡單、工作可靠性高的單端正激式主拓撲結構。

電路的總體結構

充電單元控制電路的實現

充電單元的控制系統如下圖所示。系統采用線性光耦耦合器PS2561-1組成光耦反饋網絡，既實現了主電路和控制電路之間的電氣隔離，又實現了數據的比例傳輸。

控制系統的組成

控制環路的工作原理

該控制系統是一個雙閉環系統，內環是一個電流檢測環，可實現電路的過流和短路保護功能;外環由兩個環路組成，分別實現系統的恒流控制和恒壓控制。

電流檢測內環的工作原理

電流檢測內環是在主功率開關管Q1源極加一檢測電阻RS，將檢測值引入到UC3845的管腳3，即電流檢測比較器的同相輸入端。

正常運行時，檢測電阻RS的峰值電流由誤差放大器E/A控制，電流峰值為：IS=（Ve-1.4V）/（3RS）

由于電流測定比較器反向輸入端的箝位電壓為1V，故最大電流限制在IS=1V/RS，系統在負載電流過大時就可以關斷輸出，使得系統的過流及短路保護十分簡單。

由于高頻變壓器初級電感的作用，圖3中功率開關管Q1開通時檢測電流IS會產生電流尖峰，該尖峰將影響電路的穩定性，為了抑制電流尖峰對系統穩定性的影響，在電流檢測輸入端3腳和RS之間加入小的RC濾波電路濾去電流尖峰，圖3中的電阻R11、電容C11構成濾波電路。

恒流-恒壓外環的工作原理

外環有兩個控制回路，一個是電壓控制環，另一個為電流控制環。

電壓控制環由可控精密穩壓源SHR1、穩壓管Z1、電阻R3，R4，電位器VR1組成。電流控制環由輸出電流檢測電阻、可控精密穩壓源SHR2、晶體管Q2、電阻RJ，R6、電位器VR2、電容C3組成，其中C3為頻率補償

電容，防止環路產生自激振蕩。選用TL431作為可控精密穩壓源。

當輸出電流小于設定電流值時，電壓控制環工作，可控精密穩壓源SHR1和穩壓管Z1獲取線形光耦器PS2561-1輸入的基準電壓，電阻R3，R4和電位器VR1對輸出電壓進行采樣。電流控制環由于晶體管Q2處于截止狀態而不起作用，充電單元工作在恒壓輸出模式下。此時，Z1上有電流通過，輸出電壓由Z1的穩壓值、SHR1和光耦中LED的正向壓降所確定。

當輸出電流達到或大于設定電流值時，由于輸出電流檢測電阻RJ上的壓降升高，晶體管Q2的發射極電壓UBE也隨之升高，從而使Q2導通進入放大區，由Q2的集電極給光耦提供電流，電流控制環開始起作用，迫使輸出電壓降低，使得穩壓管Z1不能被反向擊穿，其上也不再有電流通過，因此電壓控制環開路，充電單元就自動轉入恒流控制模式，使系統的輸出電流保持在設定值。