根據電動自行車鉛酸蓄電池的特點，當其為36V/12AH時，采用限壓恒流充電方式，初始充電電流最大不宜超過3A。也就是說，充電器輸出最大達到43V/3A/129W，已經可滿足。在充電過程中，充電電流還將逐漸降低。以目前開關電源技術和開關管生產水平而言，單端開關穩壓器輸出功率的極限值已提高到180W，甚至更大。輸出功率為150W以下的單端它激式開關穩壓器，其可靠性已達到極高的程度。MOS FET開關管的應用，成功地解決了開關管二次擊穿的難題，使開關電源的可靠性更上一層樓。

    目前，應用最廣的、也是最早的可直接驅動MOS FET開關管的單端驅動器為MC3842。MC3842在穩定輸出電壓的同時，還具有負載電流控製功能，因而常稱其為電流控製型開關電源驅動器，無疑用於充電器此功能具有獨特的優勢，隻用極少的外圍元件即可實現恒壓輸出，同時還能控製充電電流。尤其是MC3842可直接驅動MOS FET管的特點，可以使充電器的可靠性大幅提高。由於MC3842的應用極廣，本文隻介紹其特點。
 
    MC3842為雙列8腳單端輸出的它激式開關電源驅動集成電路，其內部功能包括：基準電壓穩壓器、誤差放大器、脈衝寬度比較器、鎖存器、振蕩器、脈寬調製器(PWM)、脈衝輸出驅動級等等。MC3842的同類產品較多，其中可互換的有 UC3842、IR3842N、SG3842、CM3842(國產)、LM3842等。MC3842內部方框圖見圖1。其特點如下：

• 單端PWM脈衝輸出，輸出驅動電流為200mA，峰值電流可達1A。
• 啟動電壓大於16V，啟動電流僅1mA即可進入工作狀態。進入工作狀態後，工作電壓在10～34V之間，負載電流為15mA。超過正常工作電壓，開關電源進入欠電壓或過電壓保護狀態，此時集成電路無驅動脈衝輸出。
• 內設5V/50mA基準電壓源，經2:1分壓作為取樣基準電壓。
• 輸出的驅動脈衝既可驅動雙極型晶體管，也可驅動MOS場效應管。若驅動雙極型晶體管，宜在開關管的基極接入RC截止加速電路，同時將振蕩器的頻率限製在40kHz以下。若驅動MOS場效應管，振蕩頻率由外接RC電路設定，工作頻率最高可達500kHz。
• 內設過流保護輸入(第3腳)和誤差放大輸入(第1腳)兩個脈衝調製(PWM)控製端。誤差放大器輸入端構成主脈寬調製(PWM)控製係統，過流檢測輸入可對脈衝進行逐個控製，直接控製每個周期的脈寬，使輸出電壓調整率達到0.01%/V。如果第3腳電壓大於1V或第1腳電壓小於1V，脈寬調製比較器輸出高電平使鎖存器複位，直到下一個脈衝到來時才重新置位。如果利用第1、3腳的電平關係，在外電路控製鎖存器的開/閉，使鎖存器每個周期隻輸出一次觸發脈衝，無疑使電路的抗幹擾性增強，開關管不會誤觸發，可靠性將得以提高。

    內(nei) 部振蕩器的頻率由第4、8腳外接電阻和電容器設定。同時，內(nei) 部基準電壓通過第4腳引入外同步。第4、8腳外接電阻、電容器構成定時電路，電容器的充/放電過程構成一個(ge) 振蕩周期。當電阻的設定值大於(yu) 5kΩ時，電容器的充電時間遠大於(yu) 放電時間，其振蕩頻率可根據公式近似得出：f=1/Tc=1/0.55RC=1.8/RC。
 
    由MC3842組成的輸出功率可達120W的鉛酸蓄電池充電器如圖2所示。該充電器中隻有開關(guan) 頻率部分為(wei) 熱地，MC3842組成的驅動控製係統和開關(guan) 電源輸出充電部分均為(wei) 冷地，兩(liang) 種接地電路由輸入、輸出變壓器進行隔離，變壓器不僅(jin) 結構簡單，而且很容易實現初次級交流2000V的抗電強度。該充電器輸出端電壓設定為(wei) 43V/1.8A，如有需要可將電流調定為(wei) 3A，用於(yu) 對容量較大的鉛酸蓄電池充電(如用於(yu) 對容量為(wei) 30AH的蓄電池充電)。

    市電輸入經橋式整流後，形成約300V直流電壓，因而對此整流濾波電路的要求與(yu) 通常有所不同。對蓄電池充電器來說，橋式整流的100Hz脈動電流沒必要濾除幹淨，嚴(yan) 格說100Hz的脈動電流對蓄電池充電不僅(jin) 無害，反而有利，在一定程度上可起到脈衝(chong) 充電的效果，使充電過程中蓄電池的化學反應有緩衝(chong) 的機會(hui) ，防止連續大電流充電形成的極板硫化現象。雖然1.8A的初始充電電流大於(yu) 蓄電池額定容量C的1/10，間歇的大電流也使蓄電池的溫升得以緩解。因此，該濾波電路的C905選用47μF/400V 的電解電容器，其作用不足以使整流器120W的負載中紋波濾除幹淨，而隻降低整流電源的輸出阻抗，以減小開關(guan) 電路脈衝(chong) 在供電電路中的損耗。C905的容量減小，使得該整流器在滿負載時輸出電壓降低為(wei) 280V左右。

    U903按MC3842的典型應用電路作為(wei) 單端輸出驅動器，其各引腳作用及外圍元件選擇原則如下:

• 第1腳為內部誤差放大器輸出端。誤差電壓在IC內部經D1、D2電平移位，R1、R2分壓後，送入電流控製比較器的反向輸入端，控製PWM鎖存器。當1腳為低電平時，鎖存器複位，關閉驅動脈衝輸出，直到下一個振蕩周期開始才重新置位，恢複脈衝輸出。外電路接入R913(10kΩ)、C913(0.1μF)，用以校正放大器頻率和相位特性。
• 第2腳內部誤差放大器反相輸入端。充電器正常充電時，最高輸出電壓為43V。外電路由R934(16kΩ)、VR902(470Ω)、R904(1kΩ)分壓後，得到2.5V的取樣電壓，與誤差放大器同相輸入端的2.5V基準電壓比較，檢出差值，通過輸出脈衝占空比的控製使輸出電壓限定在43V。在調整此電壓時，可使充電器空載。調整VR902，可使正負輸出端電壓為43V。
• 第3腳為充電電流控製端。在第2腳設定的輸出電壓範圍內，通過R902對充電電流進行控製，第3腳的動作閾值為1V，在R902壓降1V以內，通過內部比較器控製輸出電壓變化，實現恒流充電。恒流值為 1.8A，R902選用0.56Ω/3W。在充電電壓被限定為43V時，可通過輸出電壓調整充電電流為恒定的1.75A～1.8A。蓄電池充滿電，端電壓≥43V，隔離二極管D908 截止，R902中無電流，第3腳電壓為0V，恒流控製無效，由第2腳取樣電壓控製充電電壓不超過43V。此時若充滿電，在未斷電的情況下，將形成43V電壓的涓流充電，使蓄電池電壓保持在43V。為了防止過充電，36V鉛酸蓄電池的此電壓上限不宜使電池單元電壓超過2.38V。該電路雖為蓄電池取樣，實際上也限製了輸出電壓，如輸出電壓超過蓄電池電壓0.6V，蓄電池電壓也隨之升高，送入電壓取樣電路使之降低。
• 第4腳外接振蕩器定時元件，CT為2200pF，RT為27kΩ，R911為10Ω。該例中考慮到高頻磁芯購買困難，將頻率設定為30kHz左右。R911用於外同步，該電路中可不用。
• 第5腳為共地端。
• 第6腳為驅動脈衝輸出端。為了實現與市電隔離，由T902驅動開關管。T902可用5×5mm磁芯，初次級繞組各用0.21mm漆包線繞20匝，繞組間用2×0.05mm聚脂薄膜絕緣。R909為100Ω，R907為10kΩ。如果Q901內部柵源極無保護二極管，可在外電路並入一隻10～15V穩壓管。
• 第7腳為供電端。為了省去獨立供電電路，該電路中由蓄電池端電壓降壓供電，供電電壓為18V。當待充蓄電池接入時，最低電壓在32.4V～35V之間，接入18V穩壓管均可得到18V的穩定電壓。濾波電容器C909為100μF。
• 第8腳為5V基準電壓輸出端，同時在IC內部經R3、R4分壓為2.5V，作為誤差檢測基準電壓。

    充電器的脈衝(chong) 變壓器T901可用市售芯柱圓形、直徑Φ12mm的磁芯(芯柱對接處已設有1mm的氣隙)。初級繞組用0.64mm高強度漆包線繞82匝，次級繞組用0.64mm高強度漆包線雙線並繞50匝。初次級之間需墊入3層聚脂薄膜。

      該充電器的控製驅動係統和次級充電係統均與(yu) 市電隔離，且MC3842由待充蓄電池電壓供電，無產(chan) 生超壓、過流的可能，而T901次級僅(jin) 有的幾隻元器件，隻要選擇合格，擊穿的可能性也幾乎為(wei) 零，因此其可靠性極高。此部分的二極管D911可選擇共陰或共陽極，將肖特基二極管並聯應用。D908可選用額定電流5A的普通二極管。次級整流電路濾波電容器選用220μF已足夠，以使初始充電電流較大時具有一定的紋波，而起到脈衝(chong) 充電的作用。

    該充電器電路極為(wei) 簡單，然而可靠性卻較高，其原因是：MC3842屬逐周控製振蕩器，在開關(guan) 管的每個(ge) 導通周期進行電壓和電流的控製，一旦負載過流，D911漏電擊穿；若蓄電池端子短路，第3腳電壓必將高於(yu) 1V，驅動脈衝(chong) 將立即停止輸出；若第2腳取樣電壓由於(yu) 輸出電壓升高超過2.5V，則使第1腳電壓低於(yu) 1V，驅動脈衝(chong) 也將被關(guan) 斷。多年來，MC3942被廣泛用於(yu) 電腦顯示器開關(guan) 電源驅動器，無論任何情況下(其本身損壞或外圍元件故障)，都不會(hui) 引起輸出電壓升高，隻是無輸出或輸出電壓降低，此特點使開關(guan) 電源的負載電路極其安全。在該充電器中MC3842及其外電路都與(yu) 市電輸入部分無關(guan) ，加之用蓄電池電壓經降壓、穩壓後對其供電，使其故障率幾乎為(wei) 零。

    該充電器中唯一與(yu) 市電輸入有關(guan) 的電路是T901初級和T902次級之間的開關(guan) 電路，常見開關(guan) 管損壞的原因無非兩(liang) 方麵：一是采用雙極型開關(guan) 管時，由於(yu) 溫度升高導致熱擊穿。這點對Q901的負溫度係數特性來說是不存在的，場效應管的漏源極導通的電阻特性本身具有平衡其導通電流的能力。此外，由於(yu) 開關(guan) 管的反壓過高，當開關(guan) 管截止時，反向脈衝(chong) 的尖峰極易擊穿開關(guan) 管。為(wei) 此，該電路中通過減小C905的容量，以在開關(guan) 管導通的大電流狀態下適當降低整流電壓。二是采用中心柱為(wei) 圓型的鐵氧體(ti) 磁芯，其漏感相對小於(yu) 矩形截麵磁芯，而且氣隙預留於(yu) 中心柱，而不在兩(liang) 側(ce) 旁柱上，進一步減小了漏感。在此條件下選用VDS較高的開關(guan) 管是比較安全的。圖2中Q901為(wei) 2SK1539，其VDS為(wei) 900V，IDS為(wei) 10A，功率為(wei) 150W。也可以用規格近似的其它型號MOS FET管代用。如果擔心尖峰脈衝(chong) 擊穿開關(guan) 管，可以在T901的初級接入通常的C、D、R吸收回路。

    由於(yu) 該充電器的初始充電電流、最高充電電壓設計均在較低值，且充滿電後涓流充電電流極小，基本可以認為(wei) 是定時充電。如一隻12A時的鉛酸蓄電池，7小時即可充滿電，且充滿電後，是否斷電對蓄電池、充電器影響均極小。試用中，晚上8點接入電源充電，第二天早7點斷電，手摸蓄電池、充電器的外殼溫度均未超過室溫。