施密特触发器在蓄电池充放电控制器中的应用

罗倩倩，李正鹏

（湖北文理学院 物理与电子工程学院，湖北 襄阳 441053）

蓄电池充放电控制器的作用就是防止蓄电池的过充电和过放电，若对蓄电池进行过充，蓄电池容易硫化，严重情况甚至爆炸。若蓄电池过放，根据铅酸蓄电池的放电特性，若放电深度达到容量的10%，循环使用寿命最多500次，有效的防止蓄电池过充电和过放电是蓄电池使用寿命的保证。因此，一款好的蓄电池充放电控制器能够有效的延长蓄电池寿命。

1 蓄电池的充放电特性

充放电控制器对蓄电池进行充电，蓄电池电压会逐渐上升，当上升到过充门限电压值时，控制器断开充电线路，此时蓄电池得不到充电，电压会逐渐下降，又回到过充门限值以下。同样蓄电池进行负载放电时，蓄电池电压会逐渐下降，当下降到过放门限电压值时，控制器断开放电线路，此时蓄电池由于断开负载电压会逐渐上升，电压又回到过放门限电压值之上，然后控制器检测到电压在过放门限值之上，会接通放电线路，对负载继续放电。如此反复，直到电压彻底进入过放门限值以下。这样就形成了对蓄电池的二次过放，会造成蓄电池的很大损坏。同样，在过充门限值上下切换，也会对蓄电池造成一定程度的损坏。这是不想要的效果。

2 利用施密特触发器解决问题

如何避免在门限值上下切换这种令人头痛的问题，可以利用施密特触发器的特性，将切换工作模式的临界门限电压值由一个变成上下两个门限。从充电状态切换到过充状态需要一个较高的门限，这个“较高”是相对于原先的单个门限值来说的；从过充状态再跳回充电状态，需要实际电压低于一个相对原先单门限更低的值，高低门限的差值至少要大于“当控制器在两种充电模式间切换时造成的前后电压差值的典型大小”。传输特性示意图如图1所示。

图1 施密特触发器的传输特性

3 施密特触发器的软件设计

采用软件方式实现双门限的触发方式，称为“软件施密特触发器”。编写“软件施密特触发器”的关键要点是明确“两态”和“两限”，“两态”是指当前状态处于两种状态的哪一种。数值当前正从小变大或从大变小，这都是随机和局部的，并不能以此作为决定当前状态的依据。唯一有资格决定当前状态的就是上一次的状态。根据记录的当前状态决定下一步的监测对象，这是最可靠的方法。就拿蓄电池过充为例，假设蓄电池处于过充状态，那么现在需要监测的就是下门限；一旦电压低于下门限值，当前的状态就变成充电状态。于是，就需要监测上门限了。这里说的“两限”，就是上下两个门限。

下面，采用伪代码实现过充门限施密特触发器。GCMX_Volt Mode为一全局变量，用于保存上次的状态结果。G CFH_VOLT是下门限值，GC_Volt是上门限值，Battery_Volt是控制器测的蓄电池电压值。

if（GCM X_Volt Mode）

{

if（Battery_Volt

{

/S E T_C D Z T_M O D E L //进入充电状态，执行充电状态相应动作

GCMX_Volt Mode=0;

}

else

{

SET_GCZT_MODEL//进入过充状态，执行过充状态相应动作

}}

else

{

if（Batte ry_Volt>G C_Volt）

{

SET_GCZT_MODEL //进入过充状态，执行过充状态相应动作

GCMX_Volt Mode=1;

}

else

{

SET_CDZT_MODEL //进入充电状态，执行充电状态相应动作

}

}

4 结语

对蓄电池进行过充和过放保护是充放电控制器的一个重要基本的功能，通过施密特触发器的软件实现使蓄电池的保护更加完美、更加完善，能够有效的延长蓄电池的使用寿命。文中提出的施密特软件实现方法可以广泛的应用于需要蓄电池保护的相关产品上，值得推广。

[1]中国太阳能利用协会.新编太阳能产品设计与太阳能利用新技术新工艺实务全书[M].北京：中国科技文化出版社，2007.

[2]江海波，王卓然，耿德根.深入浅出AVR单片机[M].北京：中国电力出版社，2008.